Ako sa dostať do Alpha Centauri - technické detaily. Ako dlho bude trvať cesta k najbližšej hviezde? Je možné letieť do Alpha Centauri?

Každý z nás si niekedy v živote položil otázku: ako dlho trvá let ku hviezdam? Je možné uskutočniť takýto let za jeden ľudský život, môžu sa takéto lety stať normou každodenného života? Na túto zložitú otázku existuje veľa odpovedí v závislosti od toho, kto sa pýta. Niektoré sú jednoduché, iné zložitejšie. Na nájdenie úplnej odpovede je toho príliš veľa, čo treba vziať do úvahy.

Bohužiaľ neexistujú žiadne skutočné odhady, ktoré by pomohli nájsť takúto odpoveď, a to frustruje futuristov a nadšencov medzihviezdneho cestovania. Či sa nám to páči alebo nie, priestor je veľmi veľký (a zložitý) a naša technológia je stále obmedzená. Ale ak sa niekedy rozhodneme opustiť naše „hniezdo“, budeme mať niekoľko spôsobov, ako sa dostať do najbližšieho hviezdneho systému v našej galaxii.

Najbližšia hviezda k našej Zemi je Slnko, celkom „priemerná“ hviezda podľa Hertzsprung-Russellovho „hlavného sledu“ schémy. To znamená, že hviezda je veľmi stabilná a poskytuje dostatok slnečného svetla pre rozvoj života na našej planéte. Vieme, že v blízkosti našej slnečnej sústavy obiehajú okolo hviezd aj iné planéty a mnohé z týchto hviezd sú podobné tým našim.

Prvá časť: moderné metódy

V budúcnosti, ak bude ľudstvo chcieť opustiť slnečnú sústavu, budeme mať obrovský výber hviezd, ku ktorým môžeme ísť, a mnohé z nich môžu mať priaznivé podmienky pre život. Ale kam pôjdeme a ako dlho nám bude trvať, kým sa tam dostaneme? Majte na pamäti, že toto všetko sú len špekulácie a v súčasnosti neexistujú žiadne usmernenia pre medzihviezdne cestovanie. No, ako povedal Gagarin, poďme!

Siahnite po hviezde

Ako už bolo uvedené, najbližšia hviezda k našej slnečnej sústave je Proxima Centauri, a preto má veľký zmysel začať plánovať medzihviezdnu misiu práve tam. Proxima, súčasť trojhviezdneho systému Alpha Centauri, je od Zeme vzdialená 4,24 svetelných rokov (1,3 parseku). Alpha Centauri je v podstate najjasnejšia hviezda z troch v systéme, ktorá je súčasťou blízkeho binárneho systému 4,37 svetelných rokov od Zeme - zatiaľ čo Proxima Centauri (najslabšia z troch) je izolovaný červený trpaslík vo vzdialenosti 0,13 svetelných rokov od duálu. systému.

A zatiaľ čo reči o medzihviezdnom cestovaní pripomínajú najrôznejšie cestovanie „vyššie ako rýchlosť svetla“ (FSL), od rýchlosti warpu a červích dier po subpriestorové pohony, takéto teórie sú buď vysoko fiktívne (ako pohon Alcubierre), alebo existujú iba v sci-fi. Akákoľvek misia do hlbokého vesmíru bude trvať generácie.

Takže, počnúc jednou z najpomalších foriem cestovania vesmírom, ako dlho bude trvať dostať sa do Proximy Centauri?

Moderné metódy

Otázka odhadu trvania cesty vo vesmíre je oveľa jednoduchšia, ak zahŕňa existujúce technológie a telá v našej slnečnej sústave. Napríklad pomocou technológie používanej misiou New Horizons by sa 16 hydrazínových motorov s monopropelantom mohlo dostať na Mesiac len za 8 hodín a 35 minút.

Je tu aj misia SMART-1 Európskej vesmírnej agentúry, ktorá sa pomocou iónového pohonu poháňala smerom k Mesiacu. S touto revolučnou technológiou, ktorej verziu používala aj vesmírna sonda Dawn na dosiahnutie Vesty, trvalo misii SMART-1 rok, mesiac a dva týždne, kým dosiahla Mesiac.

Od rýchlych raketových kozmických lodí po iónový pohon s nízkou spotrebou paliva, máme niekoľko možností, ako obísť miestny priestor – navyše môžete použiť Jupiter alebo Saturn ako obrovský gravitačný prak. Ak však plánujeme ísť trochu ďalej, budeme musieť zvýšiť silu technológie a preskúmať nové možnosti.

Keď hovoríme o možných metódach, hovoríme o tých, ktoré zahŕňajú existujúce technológie, alebo o tých, ktoré ešte neexistujú, ale sú technicky realizovateľné. Niektoré z nich, ako uvidíte, sú overené časom a potvrdené, zatiaľ čo iné sú stále otázne. Skrátka predstavujú možný, no časovo a finančne veľmi náročný scenár cestovania aj za najbližšou hviezdou.

Iónový pohyb

V súčasnosti je najpomalšou a najhospodárnejšou formou pohonu iónový pohon. Pred niekoľkými desaťročiami bol iónový pohon považovaný za sci-fi. No v posledných rokoch sa technológie podpory iónových motorov posunuli z teórie do praxe a to veľmi úspešne. Misia SMART-1 Európskej vesmírnej agentúry je príkladom úspešnej misie na Mesiac v 13-mesačnej špirále zo Zeme.

SMART-1 používal solárne poháňané iónové motory, v ktorých elektrickú energiu zbierali solárne panely a využívali ju na pohon motorov s Hallovým efektom. Na doručenie SMART-1 na Mesiac bolo potrebných iba 82 kilogramov xenónového paliva. 1 kilogram xenónového paliva poskytuje delta-V 45 m/s. Ide o mimoriadne efektívnu formu pohybu, ktorá však zďaleka nie je najrýchlejšia.

Jednou z prvých misií využívajúcich technológiu iónového pohonu bola misia Deep Space 1 na kométu Borrelli v roku 1998. DS1 tiež používal xenónový iónový motor a spotreboval 81,5 kg paliva. Po 20 mesiacoch ťahu dosiahol DS1 v čase preletu kométy rýchlosť 56 000 km/h.

Iónové motory sú ekonomickejšie ako raketová technológia, pretože ich ťah na jednotku hmotnosti pohonnej látky (špecifický impulz) je oveľa vyšší. Ale iónovým motorom trvá dlho, kým zrýchli kozmickú loď na významné rýchlosti a maximálna rýchlosť závisí od podpory paliva a množstva vyrobenej elektriny.

Ak by sa teda pri misii na Proxima Centauri použil iónový pohon, motory by museli mať výkonný zdroj energie (jadrová energia) a veľké zásoby paliva (aj keď menšie ako bežné rakety). Ak však vychádzame z predpokladu, že 81,5 kg xenónového paliva sa premietne do rýchlosti 56 000 km/h (a nebudú existovať žiadne iné formy pohybu), je možné vykonať výpočty.

Pri maximálnej rýchlosti 56 000 km/h by Deep Space 1 81 000 rokov preletelo 4,24 svetelných rokov medzi Zemou a Proximou Centauri. V čase je to asi 2700 generácií ľudí. Dá sa s istotou povedať, že medziplanetárny iónový pohon bude na medzihviezdnu misiu s ľudskou posádkou príliš pomalý.

Ale ak sú iónové motory väčšie a výkonnejšie (to znamená, že rýchlosť odtoku iónov bude oveľa vyššia), ak bude dostatok raketového paliva na celých 4,24 svetelných rokov, čas cesty sa výrazne skráti. Stále však zostane podstatne viac ľudského života.

Gravitačný manéver

Najrýchlejším spôsobom cestovania vo vesmíre je použitie gravitačnej asistencie. Táto technika zahŕňa kozmickú loď využívajúcu relatívny pohyb (t. j. obežnú dráhu) a gravitáciu planéty na zmenu svojej dráhy a rýchlosti. Gravitačné manévre sú mimoriadne užitočnou technikou vesmírnych letov, najmä pri použití Zeme alebo inej masívnej planéty (napríklad plynného obra) na zrýchlenie.

Kozmická loď Mariner 10 bola prvou, ktorá použila túto metódu, pričom vo februári 1974 použila gravitačný ťah Venuše na pohyb smerom k Merkúru. Sonda Voyager 1 v 80. rokoch využila Saturn a Jupiter na gravitačné manévre a zrýchlenie na 60 000 km/h pred vstupom do medzihviezdneho priestoru.

Misia Helios 2, ktorá sa začala v roku 1976 a jej cieľom bolo preskúmať medziplanetárne médium medzi 0,3 AU. e) a 1a. od Slnka, drží rekord v najvyššej rýchlosti vyvinutej pomocou gravitačného manévru. V tom čase Helios 1 (uvedený na trh v roku 1974) a Helios 2 držali rekord v najbližšom priblížení k Slnku. Helios 2 bol vypustený konvenčnou raketou a umiestnený na veľmi predĺženú obežnú dráhu.

Vďaka vysokej excentricite (0,54) 190-dňovej slnečnej dráhy bol Helios 2 v perihéliu schopný dosiahnuť maximálnu rýchlosť cez 240 000 km/h. Táto orbitálna rýchlosť bola vyvinutá vďaka gravitačnej príťažlivosti samotného Slnka. Technicky vzato, rýchlosť perihélia Heliosu 2 nebola výsledkom gravitačného manévru, ale jeho maximálnej orbitálnej rýchlosti, no stále drží rekord pre najrýchlejší človekom vyrobený objekt.

Ak by sa Voyager 1 pohyboval smerom k hviezde červeného trpaslíka Proxima Centauri konštantnou rýchlosťou 60 000 km/h, prekonanie tejto vzdialenosti by trvalo 76 000 rokov (alebo viac ako 2 500 generácií). Ak by však sonda dosiahla rekordnú rýchlosť Helios 2 – trvalú rýchlosť 240 000 km/h – preletela by 4 243 svetelných rokov za 19 000 rokov (alebo viac ako 600 generácií). Výrazne lepšie, aj keď nie takmer praktické.

Elektromagnetický motor EM Drive

Ďalšou navrhovanou metódou medzihviezdneho cestovania je RF Resonant Cavity Engine, tiež známy ako EM Drive. Motor navrhnutý v roku 2001 Rogerom Scheuerom, britským vedcom, ktorý vytvoril Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) na realizáciu projektu, je založený na myšlienke, že elektromagnetické mikrovlnné dutiny môžu priamo premieňať elektrinu na ťah.

Zatiaľ čo tradičné elektromagnetické motory sú navrhnuté tak, aby poháňali špecifickú hmotu (napríklad ionizované častice), tento konkrétny pohonný systém je nezávislý od odozvy hmoty a nevyžaruje priame žiarenie. Vo všeobecnosti sa tento motor stretol so značnou dávkou skepticizmu, najmä preto, že porušuje zákon zachovania hybnosti, podľa ktorého hybnosť systému zostáva konštantná a nemôže byť vytvorená alebo zničená, ale iba zmenená pod vplyvom sily. .

Nedávne experimenty s touto technológiou však zjavne viedli k pozitívnym výsledkom. V júli 2014 na 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference v Clevelande v štáte Ohio vedci z NASA pre pokročilý pohon oznámili, že úspešne otestovali nový dizajn elektromagnetického pohonu.

V apríli 2015 vedci z NASA Eagleworks (súčasť Johnsonovho vesmírneho strediska) uviedli, že úspešne otestovali motor vo vákuu, čo by mohlo naznačovať možné vesmírne aplikácie. V júli toho istého roku skupina vedcov z Katedry vesmírnych systémov Technickej univerzity v Drážďanoch vyvinula vlastnú verziu motora a pozorovala znateľný ťah.

V roku 2010 začala profesorka Zhuang Yang z Northwestern Polytechnic University v Xi'ane v Číne publikovať sériu článkov o svojom výskume technológie EM Drive. V roku 2012 hlásila vysoký príkon (2,5 kW) a zaznamenaný ťah 720 mN. V roku 2014 tiež vykonala rozsiahle testovanie vrátane vnútorných meraní teploty pomocou vstavaných termočlánkov, ktoré ukázali, že systém funguje.

Na základe výpočtov založených na prototype NASA (ktorý mal podľa odhadov výkon 0,4 N/kW) by elektromagneticky poháňaná kozmická loď mohla cestovať k Plutu za menej ako 18 mesiacov. To je šesťkrát menej, ako požadovala sonda New Horizons, ktorá sa pohybovala rýchlosťou 58 000 km/h.

Znie to pôsobivo. Ale aj v tomto prípade loď na elektromagnetických motoroch poletí do Proximy Centauri 13 000 rokov. Blízko, ale stále málo. Navyše, kým nie sú v tejto technológii vybodkované všetky i, je priskoro hovoriť o jej použití.

Jadrový tepelný a jadrový elektrický pohyb

Ďalšou možnosťou medzihviezdneho letu je použitie kozmickej lode vybavenej jadrovými motormi. NASA takéto možnosti skúma už desaťročia. Jadrová raketa s tepelným pohonom by mohla využívať uránové alebo deutériové reaktory na ohrievanie vodíka v reaktore a jeho premenu na ionizovaný plyn (vodíková plazma), ktorý by bol potom nasmerovaný do dýzy rakety, čím by sa vytvoril ťah.

Raketa s jadrovým pohonom využíva rovnaký reaktor na premenu tepla a energie na elektrinu, ktorá potom poháňa elektromotor. V oboch prípadoch by sa raketa spoliehala na jadrovú fúziu alebo štiepenie na generovanie ťahu, a nie na chemické palivo, na ktorom bežia všetky moderné vesmírne agentúry.

V porovnaní s chemickými motormi majú jadrové motory nepopierateľné výhody. Po prvé, má prakticky neobmedzenú hustotu energie v porovnaní s raketovým palivom. Okrem toho bude jadrový motor tiež produkovať silný ťah v pomere k množstvu použitého paliva. Tým sa zníži objem potrebného paliva a zároveň hmotnosť a cena konkrétneho zariadenia.

Hoci tepelné jadrové motory ešte neboli vypustené do vesmíru, boli vytvorené a testované prototypy a bolo navrhnutých ešte viac.

Napriek výhodám v oblasti spotreby paliva a špecifického impulzu má najlepšie navrhovaná koncepcia jadrového tepelného motora maximálny špecifický impulz 5000 sekúnd (50 kN s/kg). Pomocou jadrových motorov poháňaných štiepením alebo fúziou by vedci z NASA mohli dopraviť kozmickú loď na Mars len za 90 dní, ak je Červená planéta vzdialená 55 000 000 kilometrov od Zeme.

Ale pokiaľ ide o cestovanie do Proxima Centauri, trvalo by storočia, kým by jadrová raketa dosiahla významný zlomok rýchlosti svetla. Potom to bude trvať niekoľko desaťročí cestovania, po ktorých bude nasledovať mnoho ďalších storočí spomalenia na ceste k cieľu. Sme stále 1000 rokov od nášho cieľa. Čo je dobré pre medziplanetárne misie, nie je dobré pre medzihviezdne misie.

Druhá časť: teoretické metódy

S využitím existujúcej technológie by trvalo veľmi, veľmi dlho poslať vedcov a astronautov na medzihviezdnu misiu. Cesta bude bolestivo dlhá (aj na kozmické pomery). Ak chceme takúto cestu uskutočniť aspoň za jeden život, či dokonca za generáciu, potrebujeme radikálnejšie (čítaj čisto teoretické) opatrenia. A zatiaľ čo červie diery a subpriestorové motory sú v súčasnosti absolútne fantastické, už mnoho rokov existujú iné nápady, o ktorých veríme, že sa zrealizujú.

Jadrový pohon

Jadrový pohon je teoreticky možný „motor“ na rýchle cestovanie vesmírom. Tento koncept pôvodne navrhol Stanislaw Ulam v roku 1946, poľsko-americký matematik, ktorý sa zúčastnil na projekte Manhattan, a predbežné výpočty urobili F. Reines a Ulam v roku 1947. Projekt Orion bol spustený v roku 1958 a trval do roku 1963.

Orion, vedený Tedom Taylorom z General Atomics a fyzikom Freemanom Dysonom z Inštitútu pre pokročilé štúdium v ​​Princetone, využíval silu pulzných jadrových výbuchov na poskytnutie obrovského ťahu s veľmi vysokým špecifickým impulzom.

Stručne povedané, projekt Orion zahŕňa veľkú kozmickú loď, ktorá získava rýchlosť podporovaním termonukleárnych hlavíc, vystreľovaním bômb zozadu a zrýchľovaním z tlakovej vlny, ktorá prechádza do zadného „tlačidla“, pohonného panelu. Po každom stlačení je sila výbuchu absorbovaná týmto panelom a premenená na pohyb vpred.

Aj keď táto konštrukcia nie je podľa moderných štandardov takmer elegantná, výhodou koncepcie je, že poskytuje vysoký špecifický ťah - to znamená, že získava maximum energie zo zdroja paliva (v tomto prípade jadrových bômb) pri minimálnych nákladoch. Navyše tento koncept môže teoreticky dosahovať veľmi vysoké rýchlosti, niektorí odhadujú až 5 % rýchlosti svetla (5,4 x 107 km/h).

Samozrejme, tento projekt má nevyhnutné nevýhody. Na jednej strane bude stavba lode takýchto rozmerov mimoriadne nákladná. Dyson v roku 1968 odhadol, že kozmická loď Orion poháňaná vodíkovými bombami by vážila 400 000 až 4 000 000 metrických ton. A najmenej tri štvrtiny tejto hmotnosti by pochádzali z jadrových bômb, z ktorých každá vážila približne jednu tonu.

Dysonove konzervatívne výpočty ukázali, že celkové náklady na výstavbu Orionu by boli 367 miliárd dolárov. Po očistení o infláciu táto suma vychádza na 2,5 bilióna dolárov, čo je dosť veľa. Aj pri najkonzervatívnejších odhadoch bude výroba zariadenia extrémne drahá.

Je tu tiež malý problém žiarenia, ktoré bude emitovať, nehovoriac o jadrovom odpade. Verí sa, že to je dôvod, prečo bol projekt zrušený ako súčasť zmluvy o čiastočnom zákaze testovania z roku 1963, keď sa svetové vlády snažili obmedziť jadrové testovanie a zastaviť nadmerné uvoľňovanie rádioaktívneho spadu do atmosféry planéty.

Fúzne rakety

Ďalšou možnosťou využitia jadrovej energie sú termonukleárne reakcie na vytvorenie ťahu. V tomto koncepte by sa energia vytvorila zapálením peliet zmesi deutéria a hélia-3 v reakčnej komore inerciálnym obmedzením pomocou elektrónových lúčov (podobne, ako sa to robí v National Ignition Facility v Kalifornii). Takýto fúzny reaktor by explodoval rýchlosťou 250 peliet za sekundu, čím by sa vytvorila vysokoenergetická plazma, ktorá by sa potom presmerovala do dýzy a vytvorila by ťah.

Podobne ako raketa, ktorá sa spolieha na jadrový reaktor, má tento koncept výhody z hľadiska palivovej účinnosti a špecifického impulzu. Odhaduje sa, že rýchlosť dosiahne 10 600 km/h, čo ďaleko presahuje rýchlostné limity bežných rakiet. Okrem toho bola táto technológia v posledných desaťročiach intenzívne študovaná a bolo predložených mnoho návrhov.

Napríklad v rokoch 1973 až 1978 vykonala Britská medziplanetárna spoločnosť štúdiu o uskutočniteľnosti projektu Daedalus. Na základe moderných poznatkov a technológie fúzie vedci vyzvali na zostrojenie dvojstupňovej bezpilotnej vedeckej sondy, ktorá by mohla dosiahnuť Barnardovu hviezdu (5,9 svetelných rokov od Zeme) v priebehu ľudského života.

Prvý stupeň, najväčší z dvoch, by fungoval 2,05 roka a zrýchlil by plavidlo na 7,1 % rýchlosti svetla. Potom sa tento stupeň zahodí, druhý sa zapáli a zariadenie sa zrýchli na 12 % rýchlosti svetla za 1,8 roka. Potom sa vypne motor druhého stupňa a loď letí 46 rokov.

Projekt Daedalus odhaduje, že misia by trvala 50 rokov, kým by dosiahla Barnardovu hviezdu. Ak do Proximy Centauri, tá istá loď sa tam dostane o 36 rokov. Projekt však, samozrejme, zahŕňa množstvo nevyriešených problémov, najmä tých, ktoré sa nedajú vyriešiť pomocou moderných technológií – a väčšina z nich ešte nie je vyriešená.

Napríklad na Zemi prakticky neexistuje hélium-3, čo znamená, že sa bude musieť ťažiť inde (s najväčšou pravdepodobnosťou na Mesiaci). Po druhé, reakcia, ktorá poháňa zariadenie, vyžaduje, aby emitovaná energia výrazne prevyšovala energiu vynaloženú na spustenie reakcie. A hoci experimenty na Zemi už prekonali „bod zvratu“, stále sme ďaleko od množstva energie, ktoré môže poháňať medzihviezdnu kozmickú loď.

Po tretie, zostáva otázka nákladov na takéto plavidlo. Dokonca aj podľa skromných štandardov bezpilotného vozidla Project Daedalus by plne vybavené vozidlo vážilo 60 000 ton. Pre predstavu, hrubá hmotnosť NASA SLS je niečo cez 30 metrických ton a samotné spustenie bude stáť 5 miliárd dolárov (odhady z roku 2013).

Stručne povedané, nielenže by bola výroba fúznej rakety príliš drahá, ale vyžadovala by si aj úroveň fúzneho reaktora, ktorá je ďaleko presahujúca naše možnosti. Icarus Interstellar, medzinárodná organizácia občianskych vedcov (niektorí z nich pracovali pre NASA alebo ESA), sa snaží oživiť koncept pomocou projektu Icarus. Skupina, ktorá vznikla v roku 2009, dúfa, že v dohľadnej budúcnosti umožní fúzne hnutie (a ďalšie).

Fúzny nápor

Motor, známy tiež ako Bussard ramjet, prvýkrát navrhol fyzik Robert Bussard v roku 1960. Vo svojom jadre ide o vylepšenie štandardnej fúznej rakety, ktorá využíva magnetické polia na stlačenie vodíkového paliva do bodu fúzie. Ale v prípade náporového lietadla obrovský elektromagnetický lievik nasáva vodík z medzihviezdneho média a vypúšťa ho do reaktora ako palivo.

Keď vozidlo naberá rýchlosť, reaktívna hmota vstupuje do obmedzujúceho magnetického poľa, ktoré ju stláča, až kým nezačne termonukleárna fúzia. Magnetické pole potom nasmeruje energiu do dýzy rakety, čím sa loď zrýchli. Keďže ho nespomalia žiadne palivové nádrže, fúzny nápor môže dosiahnuť rýchlosť rádovo 4% rýchlosti svetla a cestovať kdekoľvek v galaxii.

Táto misia má však veľa potenciálnych nevýhod. Napríklad problém trenia. Kozmická loď sa spolieha na vysokú rýchlosť zberu paliva, ale stretne sa aj s veľkým množstvom medzihviezdneho vodíka a stratí rýchlosť - najmä v hustých oblastiach galaxie. Po druhé, vo vesmíre je málo deutéria a trícia (ktoré sa používajú v reaktoroch na Zemi) a syntézu obyčajného vodíka, ktorého je vo vesmíre dostatok, zatiaľ nemáme pod kontrolou.

Sci-fi sa však do tohto konceptu zamilovala. Najznámejším príkladom je snáď franšíza Star Trek, ktorá využíva zberateľov Bussard. V skutočnosti naše chápanie fúznych reaktorov nie je ani zďaleka také dobré, ako by sme chceli.

Laserová plachta

Solárne plachty sa už dlho považujú za efektívny spôsob, ako dobyť slnečnú sústavu. Okrem toho, že sú relatívne jednoduché a lacné na výrobu, majú veľkú výhodu: nevyžadujú palivo. Namiesto použitia rakiet, ktoré potrebujú palivo, plachta využíva tlak žiarenia z hviezd na poháňanie ultratenkých zrkadiel do vysokých rýchlostí.

V prípade medzihviezdneho cestovania by však takúto plachtu museli poháňať sústredené lúče energie (laser alebo mikrovlny), aby sa urýchlila na rýchlosť blízku rýchlosti svetla. Tento koncept prvýkrát navrhol Robert Forward v roku 1984, fyzik z Hughes Aircraft Laboratory.

Jeho nápad si zachováva výhody solárnej plachty v tom, že nepotrebuje palivo na palube a tiež, že laserová energia sa nerozptyľuje na diaľku rovnako ako slnečné žiarenie. Hoci teda laserovej plachte bude nejaký čas trvať, kým sa zrýchli na rýchlosť blízku rýchlosti svetla, následne ju bude obmedzovať len rýchlosť samotného svetla.

Podľa štúdie Roberta Frisbyho, riaditeľa výskumu pokročilých konceptov pohonu v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory z roku 2000, by sa laserová plachta zrýchlila na polovičnú rýchlosť svetla za menej ako desať rokov. Vypočítal tiež, že plachta s priemerom 320 kilometrov by mohla dosiahnuť Proximu Centauri za 12 rokov. Medzitým plachta s priemerom 965 kilometrov dorazí už o 9 rokov.

Takáto plachta však bude musieť byť vyrobená z pokročilých kompozitných materiálov, aby sa zabránilo roztaveniu. Čo bude obzvlášť ťažké vzhľadom na veľkosť plachty. Náklady sú ešte horšie. Podľa Frisbyho by lasery vyžadovali stály tok 17 000 terawattov energie, čo je zhruba to, čo celý svet spotrebuje za jeden deň.

Antihmotový motor

Fanúšikovia sci-fi dobre vedia, čo je antihmota. Ale ak ste zabudli, antihmota je látka zložená z častíc, ktoré majú rovnakú hmotnosť ako bežné častice, ale opačný náboj. Antihmotový motor je hypotetický motor, ktorý sa pri vytváraní energie alebo ťahu spolieha na interakcie medzi hmotou a antihmotou.

Stručne povedané, antihmotový motor využíva častice vodíka a antivodíka, ktoré sa navzájom zrážajú. Energia emitovaná pri procese anihilácie je objemovo porovnateľná s energiou výbuchu termonukleárnej bomby sprevádzanej prúdom subatomárnych častíc – piónov a miónov. Tieto častice, ktoré sa pohybujú tretinovou rýchlosťou svetla, sú presmerované do magnetickej dýzy a vytvárajú ťah.

Výhodou tejto triedy rakiet je, že väčšina hmoty zmesi hmoty a antihmoty sa môže premeniť na energiu, čo vedie k vysokej hustote energie a špecifickému impulzu, ktorý prevyšuje akúkoľvek inú raketu. Navyše, anihilačná reakcia môže urýchliť raketu na polovičnú rýchlosť svetla.

Táto trieda rakiet bude najrýchlejšia a energeticky najúčinnejšia možná (alebo nemožná, ale navrhovaná). Zatiaľ čo konvenčné chemické rakety vyžadujú tony paliva na pohon kozmickej lode na miesto určenia, antihmotový motor vykoná rovnakú prácu len s niekoľkými miligramami paliva. Vzájomná deštrukcia pol kilogramu vodíkových a antivodíkových častíc uvoľní viac energie ako 10-megatonová vodíková bomba.

Z tohto dôvodu skúma inštitút Advanced Concepts Institute NASA túto technológiu ako možnosť pre budúce misie na Mars. Bohužiaľ, keď uvažujeme o misiách do blízkych hviezdnych systémov, množstvo potrebného paliva rastie exponenciálne a náklady sa stávajú astronomickými (žiadna slovná hračka).

Podľa správy pripravenej pre 39. Spoločnú konferenciu a výstavu o pohone AIAA/ASME/SAE/ASEE by si dvojstupňová antihmotová raketa vyžadovala viac ako 815 000 metrických ton pohonnej látky, aby dosiahla Proxima Centauri za 40 rokov. Ide to pomerne rýchlo. Ale cena...

Hoci jeden gram antihmoty vyprodukuje neskutočné množstvo energie, výroba len jedného gramu by si vyžiadala 25 miliónov miliárd kilowatthodín energie a stála bilión dolárov. V súčasnosti je celkové množstvo antihmoty, ktoré vytvorili ľudia, menej ako 20 nanogramov.

A aj keby sme mohli vyrábať antihmotu lacno, potrebovali by sme masívnu loď, ktorá by dokázala pojať potrebné množstvo paliva. Podľa správy Dr. Darrella Smitha a Jonathana Webbyho z Embry-Riddle Aeronautical University v Arizone by medzihviezdna kozmická loď poháňaná antihmotou mohla dosiahnuť rýchlosť 0,5-násobku rýchlosti svetla a dosiahnuť Proximu Centauri za niečo vyše 8 rokov. Samotná loď by však vážila 400 ton a vyžadovala by 170 ton antihmotového paliva.

Možným spôsobom, ako to obísť, by bolo vytvoriť nádobu, ktorá by vytvorila antihmotu a potom ju použila ako palivo. Tento koncept, známy ako medzihviezdny prieskumný systém Vacuum to Antimatter Rocket (VARIES), navrhol Richard Aubauzi z Icarus Interstellar. Na základe myšlienky recyklácie in-situ by vozidlo VARIES využívalo veľké lasery (poháňané obrovskými solárnymi panelmi) na vytváranie častíc antihmoty pri vystrelení do prázdneho priestoru.

Podobne ako koncepcia fúzneho náporového prúdu, tento návrh rieši problém prepravy paliva jeho extrakciou priamo z vesmíru. Ale opäť, náklady na takúto loď budú extrémne vysoké, ak ju postavíme pomocou našich moderných metód. Jednoducho nemôžeme vytvoriť antihmotu v obrovskom rozsahu. Je potrebné vyriešiť aj problém s radiáciou, pretože anihilácia hmoty a antihmoty vytvára záblesky vysokoenergetických gama lúčov.

Nebezpečenstvo predstavujú nielen pre posádku, ale aj pre motor, aby sa vplyvom všetkého toho žiarenia nerozpadli na subatomárne častice. Stručne povedané, antihmotový motor je vzhľadom na našu súčasnú technológiu úplne nepraktický.

Alcubierre Warp Drive

Fanúšikovia sci-fi nepochybne poznajú koncept warp pohonu (alebo Alcubierreho pohonu). Nápad, ktorý v roku 1994 navrhol mexický fyzik Miguel Alcubierre, bol pokusom predstaviť si okamžitý pohyb priestorom bez porušenia Einsteinovej teórie špeciálnej relativity. Stručne povedané, tento koncept zahŕňa natiahnutie tkaniva časopriestoru do vlny, čo by teoreticky spôsobilo, že sa priestor pred objektom stiahne a priestor za ním sa zväčší.

Objekt vo vnútri tejto vlny (naša loď) bude schopný jazdiť na tejto vlne, pričom bude v „warpovej bubline“ rýchlosťou oveľa vyššou ako relativistická. Keďže sa loď v bubline sama nepohybuje, ale je ňou nesená, nebudú porušené zákony relativity a časopriestoru. Táto metóda v podstate nezahŕňa pohyb rýchlejšie ako rýchlosť svetla v lokálnom zmysle.

Je „rýchlejšia ako svetlo“ iba v tom zmysle, že loď môže dosiahnuť svoj cieľ rýchlejšie ako lúč svetla putujúci mimo warp bubliny. Za predpokladu, že kozmická loď je vybavená systémom Alcubierre, dosiahne Proximu Centauri za menej ako 4 roky. Preto, pokiaľ ide o teoretické medzihviezdne cestovanie vesmírom, ide o zďaleka najsľubnejšiu technológiu z hľadiska rýchlosti.

Samozrejme, celý tento koncept je mimoriadne kontroverzný. Medzi argumentmi proti je napríklad to, že neberie do úvahy kvantovú mechaniku a dá sa vyvrátiť teóriou všetkého (ako slučková kvantová gravitácia). Výpočty potrebného množstva energie tiež ukázali, že warpový pohon by bol neúmerne nenásytný. Medzi ďalšie neistoty patrí bezpečnosť takéhoto systému, časopriestorové efekty v mieste určenia a porušenie kauzality.

V roku 2012 však vedec NASA Harold White oznámil, že on a jeho kolegovia začali skúmať možnosť vytvorenia motora Alcubierre. White uviedol, že zostrojili interferometer, ktorý by zachytil priestorové skreslenia spôsobené expanziou a kontrakciou časopriestoru v Alcubierrovej metrike.

Laboratórium prúdového pohonu v roku 2013 zverejnilo výsledky testov warpového poľa uskutočnených vo vákuu. Bohužiaľ, výsledky boli považované za „nepresvedčivé“. Z dlhodobého hľadiska môžeme zistiť, že Alcubierrova metrika porušuje jeden alebo viacero základných prírodných zákonov. A aj keď sa jeho fyzika ukáže ako správna, neexistuje žiadna záruka, že systém Alcubierre možno použiť na let.

Vo všeobecnosti je všetko ako obvykle: narodili ste sa príliš skoro na to, aby ste cestovali k najbližšej hviezde. Ak však ľudstvo cíti potrebu postaviť „medzihviezdnu archu“, ktorá pojme sebestačnú ľudskú spoločnosť, bude možné dosiahnuť Proximu Centauri približne za sto rokov. Ak, samozrejme, chceme do takejto akcie investovať.

Z časového hľadiska sa všetky dostupné metódy zdajú byť extrémne obmedzené. A hoci stráviť státisíce rokov cestovaním k najbližšej hviezde nás môže málo zaujímať, keď je v stávke naše vlastné prežitie, keďže vesmírna technológia napreduje, metódy zostanú extrémne nepraktické. V čase, keď naša archa dosiahne najbližšiu hviezdu, jej technológia zastará a samotné ľudstvo už nemusí existovať.

Takže pokiaľ neurobíme zásadný prelom v oblasti fúzie, antihmoty alebo laserovej technológie, vystačíme si s prieskumom našej vlastnej slnečnej sústavy.

PREDNÁŠKA:

"ZA SEDEM MILIÓNOV ROKOV"

Prednášajúci Moiseev I.M.

SSO "Energia" MVTU pomenovaná po. Bauman

dedina Ust-Abakan

Vážení súdruhovia! Chcem vás hneď upozorniť, že budeme hovoriť o kontroverzných a skôr abstraktných problémoch. Veľa z toho, čo vám chcem povedať, nie je naliehavým problémom dneška. Pochopenie problému, o ktorom budem hovoriť, a možnosť jeho riešenia má však vážny svetonázorový charakter.

Budeme musieť pracovať s veľmi veľkými, na naše pomery, číslami. Chcem, aby ste im dobre rozumeli, pripomínam vám: milión je tisíc tisíc, miliarda je tisíc miliónov. Len počítanie do tisíc zaberie 3 hodiny. Až milión - 125 dní. Na miliardu - 350 rokov. Predstavený? Dobre teda. Potom môžeme začať.

Pred 20 miliardami rokov vznikol vesmír.

Niekde pred 5-6 miliardami rokov naše Slnko vzplanulo.

Pred 4 miliardami rokov vychladla roztavená guľa, ktorá sa dnes nazýva planéta Zem. Asi pred miliónom rokov sa objavil človek.

Štáty existujú len niekoľko tisíc rokov.

Asi pred sto rokmi bolo vynájdené rádio a napokon, pred 27 rokmi, sa začal vesmírny vek.

Tentokrát. Teraz hovorme o priestorových mierkach.

Ako viete, lúč svetla prechádza rýchlosťou 300 000 km za sekundu. Na meranie vzdialeností použijeme rýchlosť svetla. Aby lúč svetla prekonal vzdialenosť rovnajúcu sa dĺžke rovníka, bude to trvať 1/7 sekundy. Na dosiahnutie Mesiaca - o niečo viac ako 1 sekundu. Svetlo prekoná vzdialenosť od Zeme k Slnku za 8 minút. Bude trvať viac ako 5 hodín, kým lúč svetla dosiahne hranicu slnečnej sústavy. Trvá však viac ako 4 roky, kým lúč svetla prejde k najbližšej hviezde – Proxime Centauri. Bude trvať 75 tisíc rokov, kým lúč svetla dosiahne stred našej Galaxie. Lúču svetla bude trvať 40 miliárd rokov, kým prejde cez náš vesmír.

Žijeme na planéte Zem. Naša planéta je veľmi malá časť slnečnej sústavy, ktorej súčasťou je prvá hviezda – Slnko, 9 veľkých planét, desiatky planetárnych satelitov, milióny komét a asteroidov a mnoho ďalších menších hmotných telies. Naša slnečná sústava sa nachádza na okraji Galaxie, obrovského hviezdneho systému, ktorý zahŕňa 10 miliárd hviezd ako Slnko. Vo vesmíre sú tisíce takýchto galaxií

miliardy Toto je svet, v ktorom žijeme. Teraz, keď sme si to všetko predstavili, je čas stanoviť si prvú úlohu.

Takže. Potrebujeme sa dostať do najbližšej hviezdnej sústavy – sústavy Alfa Centauri. Tento systém zahŕňa 3 hviezdy: Alpha Centauri A – hviezda podobná nášmu Slnku, Alpha Centauri B a Proxima Centauri – malé červené hviezdy. Je veľmi pravdepodobné, že tento systém zahŕňa aj planéty. Vzdialenosť k nemu je 4,3 svetelných rokov. Ak by sme mohli cestovať rýchlosťou svetla, cesta tam a späť by nám trvala takmer 9 rokov. Ale nemôžeme sa pohybovať rýchlosťou svetla. V súčasnosti máme k dispozícii iba chemické rakety, ich maximálna dosiahnutá rýchlosť je 20 km/sec. Pri tejto rýchlosti by to trvalo viac ako 70 tisíc rokov, kým by sme dosiahli Alpha Centauri. K dispozícii máme elektrické raketové a jadrové tepelné motory. Tie prvé však kvôli nízkemu ťahu nedokážu zrýchliť vlastnú váhu na slušné otáčky a tie druhé sú, zhruba povedané, len dvakrát také dobré ako chemické. Spisovatelia sci-fi radi posielajú svojich hrdinov ku hviezdam na fotónových, alebo presnejšie, ničivých raketách. Anihilačné motory dokážu teoreticky zrýchliť raketu na rýchlosť veľmi blízku rýchlosti svetla už za jeden rok. Ale na výrobu anihilačných pohonných systémov je potrebné veľké množstvo antihmoty a ako ju získať, je úplne neznáme. Konštrukcia takéhoto motora je navyše úplne nejasná. Potrebujeme však skutočný motor. Aby sme ho vedeli vyrobiť a mohli začať pracovať na jeho tvorbe už teraz. V opačnom prípade, ak počkáme, kým nájdu princípy, ktoré sú v súčasnosti neznáme, možno nám nezostane nič. Našťastie takýto motor existuje. Pravda, zatiaľ len na papieri, ale ak ty a ja chceme, môžeme to vytvoriť aj v kovu. Ide o pulzný termonukleárny raketový motor. Poďme sa s ním zoznámiť podrobnejšie. V tomto motore horia malé časti termonukleárneho paliva pri vysokej frekvencii. V tomto prípade sa uvoľní veľmi veľká energia, produkty reakcie - elementárne častice - sa rozptýlia veľkou rýchlosťou a tlačia raketu dopredu. Pozrime sa na hlavné problémy spojené s vytvorením takéhoto motora a spôsoby ich riešenia.

Problém číslo jeden je problém podpaľačstva. Je potrebné zapáliť, to znamená spustiť termonukleárnu reakciu v malej, nie viac ako 10 miligramovej hmotnosti, termonukleárnej palivovej tablete. Takáto tableta sa zvyčajne nazýva terč. Aby reakcia prebiehala dostatočne intenzívne, musí teplota terča dosahovať stovky miliónov stupňov. Navyše, aby väčšina terča zareagovala, musí sa toto zahrievanie uskutočniť vo veľmi krátkom čase. /Ak ho pomaly zahrejeme, cieľ sa stihne vypariť bez vyhorenia./ Výpočty a experimenty ukazujú, že do cieľa treba investovať energiu jedného milióna joulov za čas jednej miliardtiny sekundy. Výkon takéhoto impulzu sa rovná výkonu 200 tisíc vodných elektrární v Krasnojarsku. Ale spotreba energie nebude taká veľká - 100 tisíc kilowattov, ak explodujeme 100 cieľov za sekundu. Prvé riešenie problému podpaľačstva našiel slávny sovietsky fyzik Basov. Navrhol podpaľovať ciele laserovým lúčom, v ktorom by sa skutočne mohla koncentrovať potrebná sila. V tejto oblasti sa intenzívne pracuje a v blízkej budúcnosti budú spustené prvé termonukleárne elektrárne fungujúce na tomto princípe. Existujú aj iné možnosti riešenia tohto problému, no zatiaľ nie sú príliš preskúmané.

Problém číslo dva je problém so spaľovacou komorou. Keď naše ciele zhoria, vytvorí sa veľké množstvo elementárnych častíc nesúcich vysokú energiu a silné elektromagnetické žiarenie a to všetko sa rozptýli na všetky strany. A potrebujeme nasmerovať čo najviac reakčných produktov jedným smerom – proti pohybu našej rakety – len v tomto prípade bude môcť raketa nabrať rýchlosť. Tento problém môžeme vyriešiť iba pomocou magnetického poľa. Magnetické pole určitej sily môže zmeniť trajektórie reakčných produktov a nasmerovať ich požadovaným smerom. Môžeme vytvoriť také pole.

Problém číslo tri je problém radiátorov. Elektromagnetické žiarenie nie je možné ovládať magnetickým poľom. Toto žiarenie je absorbované konštrukčnými prvkami motora a premenené na teplo, ktoré sa musí uvoľniť do priestoru. Odstránenie prebytočného tepla sa zvyčajne vykonáva pomocou radiátorov - veľkých tenkých dosiek vytvorených z tepelných rúrok - jednoduchých zariadení, ktoré umožňujú prenos tepla na veľké vzdialenosti. Na naše podmienky sa však hmotnosť takéhoto systému ukazuje ako neúmerne veľká.

Aj tu sa našlo riešenie. Bolo navrhnuté použiť prúdy malých pevných častíc alebo kvapiek kvapaliny zahriatych na vysokú teplotu na uvoľnenie tepla. Takéto zariadenia sú nové, ale celkom uskutočniteľné.

Pri konštrukcii nášho motora vyvstane oveľa viac problémov, ale všetky sú riešiteľné, a čo je dôležité, riešiteľné pri súčasnej úrovni rozvoja vedy a techniky.

Predstavme si motor ako celok. Jeho základom je spaľovacia komora – zrezaný kužeľ, veľký niekoľko desiatok metrov. Na osi tohto kužeľa dochádza k termonukleárnym výbuchom 100-krát za sekundu, každý so silou niekoľkých ton TNT. Tryskový prúd vyteká zo širokej základne kužeľa. Tento kužeľ je tvorený dvoma prstencami solenoidov. Nie sú tam žiadne steny. Vo vnútri kužeľa je silné magnetické pole. Horný solenoid obsahuje laserový zapaľovací systém, systém na privádzanie terčov do spaľovacej komory a systém na výber elektriny potrebnej na napájanie laserovej inštalácie. /Na to sa odoberie časť energie výbuchov./ Po bočných tvoriacich rovinách kužeľa tečú prúdy kvapalín - to je radiátor. Aby sme zabezpečili potrebný ťah, budeme musieť na našu raketu nainštalovať asi 200 takýchto motorov.

Vyrobili sme pohonný systém. Teraz hovorme o užitočnom zaťažení. Naše zariadenie bude obsluhované. Hlavnou časťou preto bude obývateľná priehradka. Môže byť vyrobený v tvare činky. „Činka“ bude merať dvesto až tristo metrov. Bude sa otáčať okolo svojej priečnej osi, aby vytvorila umelú gravitáciu. Zo všetkých strán ho bude obklopovať termonukleárne palivo, ktoré bude chrániť posádku pred kozmickým žiarením. Okrem obytného priestoru bude náklad zahŕňať systém napájania, komunikačný systém a pomocné systémy.

Ako vidíte, pri budovaní medzihviezdnej vesmírnej lode nie je nič nemožné, len veľká zložitosť. Všetky problémy sú prekonateľné. Teraz vám predstavím vlastnosti lode získané ako výsledok predbežného návrhu.

Hmotnosť na začiatku		miliónov ton
Hmotnosť motora		tisíc ton
Hmotnosť užitočného zaťaženia		tisíc ton
Maximálna rýchlosť		rýchlosť svetla
Čas letu		rokov
Posádka	1000	Ľudské

Takáto loď nám umožní letieť do systému Alpha Centauri.

Prosím, venujte pozornosť - len lietajte. Nebude sa môcť vrátiť. Je ľahké vypočítať, že pri zachovaní rovnakého dizajnu musí naša loď na začiatku vážiť 8 miliárd ton, aby sa mohla vrátiť. To jednoznačne presahuje naše možnosti. A prečo sa vrátiť? Všetky nové – a treba poznamenať, že veľmi veľké – informácie môžeme prenášať rádiom. A budeme musieť zostať v systéme Alfa Centauri, pristáť na planétach a začať ich skúmať.

Ako to urobíme? Je taká možnosť? Áno, mám. Vypúšťame povedzme sto lodí zo slnečnej sústavy. Stotisíc dobrovoľníkov. O 60 rokov oni, ich deti a vnúčatá dorazia do systému Alfa Centauri a vstúpia na obežnú dráhu okolo planéty, ktorá je najvhodnejšia na prieskum. Po prieskume začnú ľudia prerábať celú planétu, pretože je nepravdepodobné, že sa ukáže ako kópia našej Zeme. Ak je príliš horúci, môžete ho z hviezdy uzavrieť sitom proti prachu. Ak je príliš chladno, môžeme naň nasmerovať ďalšiu energiu pomocou veľkých a veľmi ľahkých zrkadiel, ktoré vieme vyrobiť. Môžeme zmeniť aj atmosféru. Napríklad, ako navrhol Carl Sagan, ten istý, ktorý nedávno poslal list K.U. Černěnkovi, v ktorom vyjadril svoje znepokojenie nad plánmi na militarizáciu vesmíru. Černenkova odpoveď bola vtedy uverejnená vo všetkých novinách./ - navrhol vyhodiť do atmosféry inej planéty špeciálne vybrané mikroorganizmy, ktoré by absorbovali oxid uhličitý a uvoľnili kyslík. My v princípe vieme vytvárať aj umelé mechanizmy, ktoré sú schopné reprodukovania / množenia/ a dokážu rýchlo prerobiť atmosféru a povrchovú vrstvu ktorejkoľvek planéty. Nič z toho nie je jednoduché, ale je to možné. Keď si viac-menej zvykneme na nový systém, môžeme urobiť ďalší krok – vypustiť novú letku lodí do nového hviezdneho systému, s rovnakými cieľmi.

A tak ďalej. A teraz - to najdôležitejšie. Vyvrcholením. Ak budeme konať týmto spôsobom, môžeme ovládnuť celú našu Galaxiu za SEDEM MILIÓNOV ROKOV. Sedem miliónov rokov v rozsahu vesmíru je bezvýznamné obdobie. A o sedem miliónov rokov, už nie, sa celá naša Galaxia, tento obrovský systém s miliardami planetárnych systémov, stane veľkým domovom ľudstva. Toto je cieľ, na ktorom sa oplatí pracovať. Samozrejme, je tu, samozrejme, viac problémov rôzneho druhu ako riešení. Ale opakujem, všetky sa dajú vyriešiť. A nepochybujem o tom, že budú povolené.

Jediná vec, ktorá môže zastaviť ľudstvo na jeho hviezdnej ceste, je jadrová vojna. Rovnaké prostriedky, ktoré umožňujú ľudstvu dosiahnuť hviezdy, ho môžu zničiť na samom začiatku jeho cesty. Samozrejme, nemusím vás agitovať za mier. Ale dovolím si pripomenúť, že teraz je aktívny boj za mierovú budúcnosť Ľudstva to jediné, čo môže zachrániť nielen naše životy, ale aj obrovskú budúcnosť nášho Ľudstva.

Je možné letieť k hviezde? Teda aspoň ten najbližší?

Rozvoj vedy a techniky pripomína vlnu. Nie naozaj. Opäť áno a ešte raz nie. Ale nakoniec predsa Áno!

Je možné lietať ku hviezdam?

Aspoň do najbližšieho?

NIE JE NEMOŽNÉ. Nikdy! Sú potrebné miliardy a miliardy ton paliva. A len nepredstaviteľné množstvo paliva na dodanie tohto všetkého na obežnú dráhu. nemožné.

ÁNO MOŽNÉ. Stačí len 17 gramov antihmoty.

NIE JE NEMOŽNÉ. 17 gramov antihmoty má hodnotu 170 biliónov dolárov!

ÁNO MOŽNÉ. Cena antihmoty neustále klesá. V roku 2006 má podľa NASA 1 gram už hodnotu 25 miliárd dolárov.

NIE JE NEMOŽNÉ. Aj keď vyrobíte 100 gramov antihmoty a naučíte sa ju skladovať roky a nie 1000 sekúnd ako teraz. Nevadí. 17 gramov antihmoty je približne 22 atómových bômb, ktoré boli zhodené na Hirošimu. Nikto vám nedovolí pri spúšťaní riskovať. Koniec koncov, pasca na antihmotu, bez ohľadu na to, aká spoľahlivá môže byť sama o sebe, keď je zničená, antihmota bude interagovať s hmotou. A tragédii sa nedá vyhnúť.

ÁNO JE TO MOŽNÉ. NASA, aj keď v „najbláznivejšom“ inštitúte, objednala zberač antihmoty http://www.membrana.ru/particle/2946. Koniec koncov, antihmota v slnečnom vesmíre existuje. A vypočítané motory sú schopné dosiahnuť rýchlosť 70% rýchlosti svetla http://ria.ru/science/20120515/649749893.html. Let ku hviezdam teda pomaly prechádza z rúk fundamentálnej vedy do rúk aplikovanej vedy.

Chcem zdôrazniť jeden prehliadnutý bod. Veľa ľudí hovorí, ako sa tam dostať? Aké palivo je potrebné na let k hviezde za určitý čas? (napríklad do α - Centauri je vzdialenosť približne 4 365 svetelných rokov).

Na tieto otázky sa pokúsim odpovedať z môjho pohľadu. Ako sa tam dostať? Môžem povedať, že momentálne najvhodnejšou hviezdnou loďou je naša planéta Zem. Na Zemi je všetko, čo človek a okolitý svet potrebujú na prežitie na hviezdnej výprave. Aké palivo je potrebné na let k hviezde za určitý čas?

Moja odpoveď by bola takáto. Palivom pre hviezdnu loď bude slnečná energia a teplo. Slnko je v danom čase najvýkonnejším a najtrvalejším zdrojom energie. Zatiaľ čo Slnko horí a poskytuje teplé lúče našej Zemi, naša hviezdna loď pokračuje v brázde vesmírom na čele so Slnkom.

Urobil som približné výpočty našej vesmírnej výpravy. Ako dlho poletíme na našej hviezdnej lodi, kým sa minie solárne palivo? Slnko má do spálenia približne 4,57 miliardy rokov. Počas tejto doby preletíme na Zemi približne 18 obehov okolo stredu našej galaxie Mliečna dráha. Vzdialenosť prejdená okolo stredu galaxií, berúc do úvahy životnosť Slnka a rýchlosť rotácie Slnka okolo stredu galaxie, je približne 220 km/s. Naša cesta hviezdnej expedície bude 3,17·10^19 km = 3,3514·10^6 svetelných rokov. Počas našej vesmírnej expedície by hviezdna loď (planéta Zem) dosiahla blízko nás galaxiu M31 (hmlovina Andromeda). My a naša Zem preletíme každý deň 19 008 000 km. Celý život cestujeme vesmírom na našej lodi zvanej Zem...

Ďakujem!!!

Nebudem pracovať. Medzihviezdne vzdialenosti, aké boli, budú, napriek tomu, že už budeme v galaxii Andromeda. Koniec koncov, v tej časti Galaxie, v ktorej teraz žijeme, sa zmenia len málo. Najdôležitejšie tu však je, že o 4,5 miliardy rokov budeme snáď cez víkendy lietať obdivovať kvazary. A v zásade to už nebudeme potrebovať

Nikolai! Vaša odpoveď sa v podstate zhoduje s Folkovým návrhom. Sedíme na Zemi a cestujeme s ňou po Galaxii. Táto možnosť je však podľa mňa do istej miery nepremyslená. Po prvé, keď sa pohybujeme spolu so Slnkom cez Galaxiu, nemáme veľkú šancu priblížiť sa k iným hviezdam. To znamená, že ich nebudeme môcť študovať zblízka. Ak sa takáto šanca naskytne, budeme to mať veľmi ťažké. Je lepšie držať svoj domov ďaleko od iných hviezd.

V tejto súvislosti sa ukazuje, že zostať doma, takpovediac, „aby sme získali lepšiu oporu“ v našej slnečnej sústave, nie je tou najlepšou stratégiou. S našou Zemou sa môže stať len málo. Takže je lepšie sa starať o nájdenie nového miesta na bývanie vopred, pre každý prípad. Samozrejme, chápem astronómov, že je lepšie sedieť vedľa teleskopu a stavať modely na základe veľmi nepriamych údajov. Táto cesta však, mierne povedané, nie je príliš informatívna. Informácie o iných objektoch mimo slnečnej sústavy je lepšie prijímať priamo na mieste. Som si istý, že budete môcť vidieť dosť „zázrakov“, ktoré zo Zeme nikdy neuvidíte. Práve v tomto smere sú americké expedície na Mesiac predovšetkým podozrivé. Neobjavili prakticky nič nové. Toto ma núti pochybovať.

Viktor Michajlovič, v skutočnosti som mal na mysli niečo trochu iné. Verím, že najprv sa musíte dostať do pohody v rámci slnečnej sústavy. Paralelne s tým si myslím, že ľudstvo dospeje k fyzickým a následne technickým nápadom, ktoré nám pomôžu realizovať priesečník medzihviezdnych vzdialeností v rozumnom časovom rámci. Tie. Verím, že všetko má svoj čas.

A co sa tyka planu na nahradnu paletu pre zivot, su tam Mars a Venusa a satelity obrych planet, vhodny je aj Merkur.

Seryozha! Ako na všetko, všetko má svoj čas – o tom to nie je. Kým sme nevynašli spôsob, ako cestovať vesmírom alebo iným spôsobom rýchlosťou blízkou alebo vyššou ako rýchlosť svetla, obývame slnečnú sústavu najlepšie, ako vieme. Akonáhle sa však objaví spôsob, ako letieť ku hviezdam, aspoň k tým najbližším, okamžite sa nájdu nadšenci, ktorí to urobia. Takže: „Čakáme na prvú hviezdu...“ Nikolai navrhuje letieť zotrvačnosťou na samotnej Zemi. Tu sa zhodneme. Takže na nič nepoletíme, a ak predsa poletíme, bolo by lepšie, keby sme nelietali.

Čo sa týka Marsu, Venuše alebo Merkúra, tomu nerozumiem. Nebudeme tam môcť žiť, dokonca ani na Marse. Mars musí byť stále možné premeniť na obývateľnú planétu. A o Venuši a Merkúre - je to tu naozaj zlé. Ak sa naučíme terroformovať planéty, potom si myslím, že budeme schopní lietať k iným hviezdam. Zdá sa, že tieto úlohy sú teraz porovnateľne zložité.

Let k nejakej hviezde trvá 5 rokov, zatiaľ čo na Zemi to bude trvať 50-100 rokov. Časy, keď boli ľudia, ako napríklad Bykov zo Strugackého eposu, na niečo také pripravení, sú preč (pravdepodobne). Ale lietať tak, aby ste sa tam dostali včas, no potom návrat do známeho sveta je jednoduchší. Navyše treba letieť tam, kde sú planéty, najlepšie v zelenej zóne a najlepšie kamenné, bolo by to fajn s kyslíkovou atmosférou. A nie je pravda, že takíto ľudia sú v okruhu 30 ks. Jednoducho nemá zmysel lietať len preto, aby ste sa tam dostali. Dosiahnete tým málo vedeckých výsledkov, všetko, čo sa tamojšia misia o hviezde dozvie po čase, za ktorý tam misia letí a signál odtiaľ prichádza, tieto údaje zastarajú.

Čo sa týka Merkúra, dá sa tam žiť v polárnych oblastiach, je tam pomerne veľa oblastí, kde je voda a relatívne nízke teploty. Venuša sú balóny alebo niečo podobné. Mars - výstavba kupolovitých miest v polárnych zónach, prečo nie? Verím, že technológia výstavby veľkých vnútorných obytných budov dosiahne v najbližších 50-100 rokoch úroveň, kedy si to bude možné dovoliť.

Seryozha! Chápem, že sa hádate v rámci dnes známej fyziky. Ak sa spoliehate na SRT, potom to bude tak, ako hovoríte. Lietanie 5 rokov vo vašom vlastnom čase bude v systéme Zeme trvať desiatky a stovky rokov, v závislosti od vašej blízkosti k rýchlosti svetla. SRT však s najväčšou pravdepodobnosťou nie je všeobecnou teóriou. Ak existujú ďalšie dimenzie, potom rýchlosť svetla bude mať v hydrodynamike status typu rýchlosti zvuku. Preto si myslím, že sa musíme na problém pozrieť širšie, najmä preto, že dôkazy o prítomnosti ďalších dimenzií, aj keď ešte nie sú priamo získané, sa stávajú čoraz dôležitejším aspektom všetkých výskumov vo fyzike. V tomto smere musíme pracovať.

Ak sa vám podarí prekonať prahovú rýchlosť svetla, ďalší rýchlostný limit môže byť ďaleko za ním. To znamená, že k najbližším hviezdam sa dá dostať za hodiny a minúty. A toto je iná situácia. Medzitým sme, samozrejme, limitovaní stavaním modelov letu k najbližším hviezdam.

Čo sa týka Merkúra, ľudstvo ako celok tam žiť nebude. A vody je málo a priestor je veľmi obmedzený a okrem teploty aj gigantické žiarenie. Aj v sírových oblakoch Venuše sa dá žiť, ak len odniekiaľ dostanete všetko, čo potrebujete. Ale ak nebude Zem, nebude ju odkiaľ získať. Rovnako je to aj s Marsom. Tri problémy všade okrem Zeme (zatiaľ!) - kyslík, voda, žiarenie.

Ešte zaujímavejšie je postaviť loď s antihmotovým motorom. Keďže vypočítané charakteristiky nezasahujú do vytvorenia motora s rýchlosťou 70% rýchlosti svetla a pri tejto rýchlosti je možné v praxi študovať paradoxy času a priestoru. Stačí však 70 % na prejavenie hlbokých fyzikálnych zákonov?

Ešte zaujímavejšie je postaviť loď s antihmotovým motorom.

Ani v projekte takýto motor nie je. Ale aj keby tam bolo, ako to otestovať, ak nie je palivo. A špekulácie niektorých fyzikov, že antihmotu možno získať v gramoch, sú len špekulácie. Technicky nie je vyriešený ani jeden problém týkajúci sa jeho vytvorenia, údržby a používania.

Dovoľte mi pripomenúť, že oveľa jednoduchší problém výroby jadrovej energie si stále vyžaduje obrovské náklady. Jadrový raketový motor bol vytvorený, ale vo forme stojana a nikdy nelietal. Problém uzavretia konvenčnej vysokoteplotnej plazmy, ktorý je zložitejší ako jadrové zariadenia, ale stále oveľa jednoduchší, nebol vyriešený. K tomu sa pridáva celý rad nevyriešených problémov spojených s pohybom rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla v priestore vyplnenom rôznymi časticami a prachom. Stavba takejto lode je teda beznádejný projekt. Problém treba riešiť radikálne iným spôsobom.

Našiel som informáciu, že Skolkovo prijalo žiadosť o „stroj perpetum mobile“. Dobre, nazvali by to „Vákuové zariadenie na príjem energie“. Ale nie - „perpetum mobile machine“. http://lenta.ru/news/2012/10/22/inf/ Takže skutočne nie všetko, čo jednotliví fyzici hovoria, sú vedecky podložené informácie.

Samotná myšlienka nanolodí je zaujímavá. S motormi je ale neprekonateľný problém. Napríklad raketa štartujúca z obežnej dráhy Zeme na Mars s použitím chemického paliva aj bez nákladu nemôže byť malá. A iné motory tiež nie sú vhodné. Podľa veľkosti. Všetok význam sa stráca. Antihmota je v tomto prípade jediným konkurentom.

Ak by sme postavili reťaz zberačov antihmoty – jej úložiska – nanokozmických lodí, potom by prieskum Blízkeho vesmíru pokračoval iným tempom. Ale zrejme je to len zaujímavý nápad.

Tieto paradoxy možno študovať na pozemných urýchľovačoch, vrátane LHC, pri rýchlostiach 0,999999 rýchlosti svetla. Táto téma je o uskutočniteľnosť vesmírnych letov pri takýchto rýchlostiach. Ako už povedal Folko, dôležitá vec bude prenos prijatých výskumných informácií na Zem. Pre nanoloď s jej nanoanténou a nanoenergiami je nepravdepodobné, že by rádiový prenos bol účinný. Ďalším spôsobom je poslať kapsulu s informáciami na Zem rýchlosťou 0,7-násobku rýchlosti svetla, čo však bude trvať ešte dlhšie.

Sol píše:

štúdium... pri rýchlostiach 0,999999 rýchlosti svetla.

Iný uhol pohľadu sa zdá byť rozumný a optimistický:

píše zhvictorm:

Zbohom my nie je vynájdený spôsob cestovania vo vesmíre resp nejako inak pri rýchlostiach... väčších ako je rýchlosť svetla. ale len čo bude cesta letieť ku hviezdam...

Ivan píše:

Ak má pozemská civilizácia k dispozícii len také rýchlosti, alebo ešte viac 70% rýchlosti svetla, potom sa dá skutočne hovoriť len o uskutočniteľnosť vesmírnych letov.

Áno. Presnejšie povedané, v takejto situácii oni všeobecne nevhodné(veľké vzdialenosti). Treba nájsť nové fyzikálne myšlienky, vysvetľujúci štruktúru časopriestoru na hlbšej úrovni, a teda možnosť obísť obmedzenie spojené s rýchlosťou svetla.

Vo všeobecnosti myšlienka vesmírne nanolode- zaujímavé!

Na štúdium a prípadné osídlenie priestoru okolo najbližšej hviezdy nezaškodí ani rýchlosť 70 % rýchlosti svetla, ani využitie prírodného zdroja vo forme paliva.

Zasahovať nezaškodí, ale kde ich môžem získať? Nielenže ešte nevieme, ako dosiahnuť 70% rýchlosti svetla, ale nevieme ani ako vykonávať aktívnu navigáciu v slnečnej sústave rýchlosťou 10-20 km/s.

To je presne to, čo sa týka paliva. Antihmota je stále čistá fantázia, najmä cena tejto látky vyjadrená v dolároch. Teraz môžu urobiť možno niekoľko stoviek atómov antihélia a to je všetko. Okrem toho existujú vo veľmi malých zlomkoch sekundy. Všetko je teda stále fantázia. Myslím si, že ku hviezdam sa budeme musieť dostať úplne inými spôsobmi, o ktorých zatiaľ nič nevieme.

Samozrejme, projekty zatiaľ sú skôr na úrovni ani nie K.E. Ciolkovskij a N.I. Kibalchich. Nevidím však žiadne zásadné, zásadné prekážky ďalšej práce v tejto oblasti. Navyše to hovorím od FUNDAMENTAL veda antihmota plynulo prechádza do APLIKOVANÉ. A ak vezmeme do úvahy náklady na modernú experimentálnu fyziku, tým viac PRAKTICKÝ aplikácie budú mať antihmotu o to lepšiu na prieskum vesmíru. Údaj 70 % rýchlosti svetla sa samozrejme počíta. Ale samotné výpočty sú založené na súčasnej úrovni poznania.

Pokiaľ ide o myšlienky Prokofieva E.P. potom jeho návrhy na kombináciu nanotechnológií a antihmotových technológií vyzerajú obzvlášť zaujímavo a sľubne. Vytvorenie nanolodí s motormi antihmoty. Potom súčasné množstvo antihmoty priletí k Uránu pomerne rýchlo. Vzhľadom na to, že je členom Nanosociety, zrejme vie, o čom hovorí.

Folko píše:

Prečo musíme lietať ku hviezdam? Zdá sa mi, že oveľa dôležitejšie je získať oporu tu v „zajatí“ Slnka.

To je otázka pre človeka, ktorý je v živote múdry, rozumný a racionálny. Myslíte si, že zakladateľ Moskovskej štátnej univerzity je beznádejne zastaraný?

„Priepasť plná hviezd sa otvorila! Hviezdy nemajú číslo, dno priepasti!“ M.V. Lomonosov.

Samozrejme, Moskva ponúka vážne vyhliadky, ale existuje taká provinčná dedina Veshkaima V Uljanovská oblasť. Na tomto nádhernom mieste žil zasnený chlapec, ktorý si vyrobil podomácky vyrobený ďalekohľad a s duchovnou bázňou pozoroval vzdialené hviezdy. Učitelia a rodičia sa snažili zakázať nočné astronomické pozorovania, spolužiaci tomu nerozumeli, ale všetci cítili mimoriadne odhodlanie tohto chlapca a... boli hrdí na to, že vedľa nich žije taký „excentrik“.

Ašpirujúci hudobník prišiel za slávnym skladateľom so slovami: „Chcem sa naučiť hrať ako ty. Maestro je prekvapený: "Rovnako ako ja? V tvojom veku som sníval o vytváraní božskej hudby a hraní ako Boh... a dosiahol som tak málo. Čo z teba bude, ak si stanovíš taký svetský cieľ?"

> > Ako dlho bude trvať cesta k najbližšej hviezde?

Zistiť, ako dlho letieť k najbližšej hviezde: najbližšia hviezda k Zemi po Slnku, vzdialenosť k Proxime Centauri, popis štartov, nové technológie.

Moderné ľudstvo vynakladá úsilie na skúmanie svojej pôvodnej slnečnej sústavy. Ale môžeme ísť na prieskum k susednej hviezde? A koľko Ako dlho bude trvať cesta k najbližšej hviezde?? Na to sa dá odpovedať veľmi jednoducho, alebo môžete ísť hlbšie do oblasti sci-fi.

Ak hovoríme z pohľadu dnešných technológií, skutočné čísla odstrašia nadšencov a snílkov. Nezabúdajme, že vzdialenosti vo vesmíre sú neskutočne obrovské a naše zdroje sú stále obmedzené.

Najbližšia hviezda k planéte Zem je . Toto je stredný predstaviteľ hlavnej sekvencie. Okolo nás je však sústredených veľa susedov, takže teraz je možné vytvoriť celú mapu trás. Ako dlho však trvá dostať sa tam?

Ktorá hviezda je najbližšie

Najbližšia hviezda k Zemi je Proxima Centauri, takže teraz by ste mali svoje výpočty zakladať na jej charakteristikách. Je súčasťou trojitého systému Alpha Centauri a je od nás vzdialený vo vzdialenosti 4,24 svetelných rokov. Ide o izolovaného červeného trpaslíka, ktorý sa nachádza 0,13 svetelných rokov od dvojhviezdy.

Len čo príde na rad téma medzihviezdneho cestovania, každého hneď napadne rýchlosť warpu a skákanie do červích dier. Ale všetky sú buď nedosiahnuteľné, alebo absolútne nemožné. Žiaľ, každá misia na dlhé vzdialenosti bude trvať viac ako jednu generáciu. Začnime analýzu najpomalšími metódami.

Ako dlho bude dnes trvať cesta k najbližšej hviezde?

Je ľahké robiť výpočty na základe existujúcich zariadení a limitov nášho systému. Napríklad misia New Horizons použila 16 motorov pracujúcich na hydrazínovom monopropelante. Cesta tam trvala 8 hodín 35 minút. Ale misia SMART-1 bola založená na iónových motoroch a trvalo 13 mesiacov a dva týždne, kým dosiahla zemský satelit.

To znamená, že máme niekoľko možností vozidiel. Okrem toho sa dá použiť ako obrovský gravitačný prak. Ale ak plánujeme cestovať tak ďaleko, musíme si overiť všetky možné možnosti.

Teraz hovoríme nielen o existujúcich technológiách, ale aj o tých, ktoré sa teoreticky dajú vytvoriť. Niektoré z nich už boli testované na misiách, iné sú zatiaľ len vo forme nákresov.

Iónová sila

Toto je najpomalší spôsob, ale ekonomický. Len pred niekoľkými desaťročiami bol iónový motor považovaný za fantastický. Teraz sa však používa v mnohých zariadeniach. Napríklad misia SMART-1 sa s jej pomocou dostala na Mesiac. V tomto prípade bola použitá možnosť so solárnymi panelmi. Spotreboval teda iba 82 kg xenónového paliva. Tu vyhrávame v efektivite, ale rozhodne nie v rýchlosti.

Prvýkrát bol iónový motor použitý pre Deep Space 1, letiaci do (1998). Zariadenie používalo rovnaký typ motora ako SMART-1, s použitím iba 81,5 kg pohonnej látky. Počas 20 mesiacov cestovania sa mu podarilo zrýchliť na 56 000 km/h.

Iónový typ sa považuje za oveľa ekonomickejší ako raketová technológia, pretože ťah na jednotku hmotnosti výbušniny je oveľa vyšší. Ale zrýchlenie si vyžaduje veľa času. Ak by sa plánovalo ich použitie na cestu zo Zeme do Proximy Centauri, bolo by potrebných veľa raketového paliva. Hoci ako základ môžete vziať predchádzajúce ukazovatele. Ak sa teda zariadenie pohybuje rýchlosťou 56 000 km/h, prekoná vzdialenosť 4,24 svetelných rokov za 2 700 ľudských generácií. Je teda nepravdepodobné, že by sa použil na let s ľudskou posádkou.

Samozrejme, ak ho naplníte obrovským množstvom paliva, môžete zvýšiť rýchlosť. Ale čas príchodu bude trvať štandardný ľudský život.

Pomoc z gravitácie

Toto je populárna metóda, pretože vám umožňuje použiť obežnú dráhu a planetárnu gravitáciu na zmenu trasy a rýchlosti. Často sa používa na cestovanie k plynovým obrom na zvýšenie rýchlosti. Mariner 10 to skúsil prvýkrát. Pri dosahovaní sa spoliehal na gravitáciu Venuše (február 1974). V 80. rokoch 20. storočia Voyager 1 využil mesiace Saturna a Jupitera na zrýchlenie na 60 000 km/h a vstup do medzihviezdneho priestoru.

No držiteľom rekordu v rýchlosti dosiahnutej pomocou gravitácie bola misia Helios-2, ktorá sa vydala skúmať medziplanetárne médium v ​​roku 1976.

Vďaka vysokej excentricite 190-dňovej obežnej dráhy bolo zariadenie schopné zrýchliť na 240 000 km/h. Na tento účel bola použitá výlučne slnečná gravitácia.

No, ak pošleme Voyager 1 rýchlosťou 60 000 km/h, budeme musieť počkať 76 000 rokov. Pre Helios 2 by to trvalo 19 000 rokov. Je to rýchlejšie, ale nie dostatočne rýchle.

Elektromagnetický pohon

Existuje ďalší spôsob - vysokofrekvenčný rezonančný motor (EmDrive), ktorý navrhol Roger Shavir v roku 2001. Je založená na skutočnosti, že elektromagnetické mikrovlnné rezonátory dokážu premieňať elektrickú energiu na ťah.

Zatiaľ čo konvenčné elektromagnetické motory sú navrhnuté tak, aby pohybovali špecifickým typom hmoty, tento nevyužíva reakčnú hmotu a neprodukuje smerované žiarenie. Tento typ sa stretol s obrovskou dávkou skepticizmu, pretože porušuje zákon zachovania hybnosti: systém hybnosti v systéme zostáva konštantný a mení sa iba pod vplyvom sily.

No nedávne experimenty si pomaly získavajú priaznivcov. V apríli 2015 výskumníci oznámili, že disk úspešne otestovali vo vákuu (čo znamená, že môže fungovať vo vesmíre). V júli už postavili svoju verziu motora a objavili znateľný ťah.

V roku 2010 začal Huang Yang sériu článkov. Finálne práce dokončila v roku 2012, kde udávala vyšší príkon (2,5 kW) a testovala ťahové podmienky (720 mN). V roku 2014 pridala aj niektoré detaily o využívaní vnútorných teplotných zmien, ktoré potvrdili funkčnosť systému.

Podľa prepočtov môže zariadenie s takýmto motorom letieť na Pluto za 18 mesiacov. Toto sú dôležité výsledky, pretože predstavujú 1/6 času, ktorý New Horizons strávil. Znie to dobre, ale aj tak by cestovanie do Proxima Centauri trvalo 13 000 rokov. Navyše, stále nemáme 100% dôveru v jeho účinnosť, takže nemá zmysel začať s vývojom.

Jadrové tepelné a elektrické zariadenia

NASA už desaťročia skúma jadrový pohon. Reaktory využívajú urán alebo deutérium na ohrev kvapalného vodíka, ktorý ho premieňa na ionizovaný plynný vodík (plazmu). Potom sa posiela cez trysku rakety na generovanie ťahu.

V jadrovej raketovej elektrárni sa nachádza rovnaký pôvodný reaktor, ktorý premieňa teplo a energiu na elektrickú energiu. V oboch prípadoch sa raketa spolieha na jadrové štiepenie alebo fúziu na generovanie pohonu.

V porovnaní s chemickými motormi získavame množstvo výhod. Začnime s neobmedzenou hustotou energie. Navyše je zaručená vyššia trakcia. Tým by sa znížila spotreba paliva, čo by znížilo hmotnosť štartu a náklady na misiu.

Doteraz nebol spustený ani jeden jadrový tepelný motor. Ale existuje veľa konceptov. Pohybujú sa od tradičných pevných dizajnov až po tie, ktoré sú založené na kvapalnom alebo plynnom jadre. Napriek všetkým týmto výhodám dosahuje najkomplexnejší koncept maximálny špecifický impulz 5000 sekúnd. Ak použijete takýto motor na cestu, keď je planéta vzdialená 55 000 000 km (pozícia „opozícia“), bude to trvať 90 dní.

Ale ak ho pošleme do Proximy Centauri, bude trvať storočia, kým sa zrýchli, kým dosiahne rýchlosť svetla. Potom by cestovanie trvalo niekoľko desaťročí a ďalšie storočia, kým by sa spomalilo. Vo všeobecnosti sa obdobie skracuje na tisíc rokov. Skvelé na medziplanetárne cestovanie, ale stále nie je dobré na medzihviezdne cestovanie.

Teoreticky

Pravdepodobne ste si už uvedomili, že moderná technológia je dosť pomalá na to, aby prekonala také veľké vzdialenosti. Ak to chceme dosiahnuť za jednu generáciu, musíme prísť s niečím prelomovým. A ak na stránkach sci-fi kníh stále sadajú červie diery, potom máme niekoľko skutočných nápadov.

Pohyb jadrového impulzu

Stanislav Ulam bol pri tejto myšlienke už v roku 1946. Projekt sa začal v roku 1958 a pokračoval až do roku 1963 pod názvom Orion.

Orion plánoval využiť silu impulzívnych jadrových výbuchov na vytvorenie silného šoku s vysokým špecifickým impulzom. To znamená, že máme veľkú vesmírnu loď s obrovskou zásobou termonukleárnych hlavíc. Pri padaní používame detonačnú vlnu na zadnej plošine („tlačidlo“). Po každom výbuchu prítlačná podložka absorbuje silu a premení ťah na impulz.

Prirodzene, v modernom svete metóda postráda milosť, ale zaručuje potrebný impulz. Podľa predbežných odhadov je v tomto prípade možné dosiahnuť 5 % rýchlosti svetla (5,4 x 10 7 km/h). Dizajn ale trpí nedostatkami. Začnime tým, že takáto loď by bola veľmi drahá a vážila by 400 000 – 4 000 000 ton. Navyše ¾ hmotnosti predstavujú jadrové bomby (každá z nich dosahuje 1 metrickú tonu).

Celkové náklady na spustenie by v tom čase stúpli na 367 miliárd dolárov (dnes - 2,5 bilióna dolárov). Je tu tiež problém vznikajúceho žiarenia a jadrového odpadu. Predpokladá sa, že práve kvôli tomu bol projekt v roku 1963 zastavený.

Jadrová fúzia

Tu sa používajú termonukleárne reakcie, vďaka ktorým sa vytvára ťah. Energia sa vyrába, keď sa pelety deutéria/hélia-3 zapália v reakčnom priestore prostredníctvom inerciálneho zadržania pomocou elektrónových lúčov. Takýto reaktor by odpálil 250 peliet za sekundu, čím by sa vytvorila vysokoenergetická plazma.

Tento vývoj šetrí palivo a vytvára špeciálny impulz. Dosiahnuteľná rýchlosť je 10 600 km (oveľa rýchlejšie ako štandardné rakety). V poslednej dobe sa o túto technológiu zaujíma čoraz viac ľudí.

V rokoch 1973-1978. Britská medziplanetárna spoločnosť vytvorila štúdiu uskutočniteľnosti Project Daedalus. Vychádzal zo súčasných poznatkov o fúznej technológii a dostupnosti dvojstupňovej bezpilotnej sondy, ktorá by mohla dosiahnuť Barnardovu hviezdu (5,9 svetelného roka) za jediný život.

Prvý stupeň bude fungovať 2,05 roka a zrýchli loď na 7,1 % rýchlosti svetla. Potom sa vynuluje a motor sa naštartuje, čím sa otáčky zvýšia na 12 % za 1,8 roka. Potom sa motor druhého stupňa zastaví a loď bude cestovať 46 rokov.

Vo všeobecnosti loď dosiahne hviezdu za 50 rokov. Ak ho pošlete do Proxima Centauri, čas sa skráti na 36 rokov. Táto technológia však čelila aj prekážkam. Začnime tým, že hélium-3 sa bude musieť ťažiť na Mesiaci. A reakcia, ktorá poháňa vesmírnu loď, vyžaduje, aby uvoľnená energia prevyšovala energiu použitú na jej vypustenie. A hoci testovanie prebehlo dobre, stále nemáme potrebný typ energie, ktorý by mohol poháňať medzihviezdnu kozmickú loď.

No nezabudnime na peniaze. Jediný štart 30-megatonovej rakety stojí NASA 5 miliárd dolárov. Takže projekt Daedalus by vážil 60 000 megaton. Okrem toho bude potrebný nový typ termonukleárneho reaktora, ktorý sa tiež nezmestí do rozpočtu.

Motor Ramjet

Túto myšlienku navrhol Robert Bussard v roku 1960. Toto možno považovať za vylepšenú formu jadrovej fúzie. Používa magnetické polia na stlačenie vodíkového paliva, kým sa neaktivuje fúzia. Tu sa však vytvorí obrovský elektromagnetický lievik, ktorý „vytrhne“ vodík z medzihviezdneho média a vysype ho do reaktora ako palivo.

Loď získa rýchlosť a prinúti stlačené magnetické pole dosiahnuť proces termonukleárnej fúzie. Potom presmeruje energiu vo forme výfukových plynov cez vstrekovač motora a urýchli pohyb. Bez použitia iného paliva môžete dosiahnuť 4% rýchlosti svetla a cestovať kamkoľvek v galaxii.

Ale táto schéma má obrovské množstvo nedostatkov. Okamžite vzniká problém odporu. Loď musí zvýšiť rýchlosť, aby nahromadila palivo. Ale stretáva sa s obrovským množstvom vodíka, takže sa môže spomaliť, najmä keď zasiahne husté oblasti. Okrem toho je veľmi ťažké nájsť vo vesmíre deutérium a trícium. Ale tento koncept sa často používa v sci-fi. Najpopulárnejším príkladom je Star Trek.

Laserová plachta

Aby sa ušetrili peniaze, solárne plachty sa už veľmi dlho používajú na pohyb vozidiel po slnečnej sústave. Sú ľahké a lacné a nevyžadujú palivo. Plachta využíva tlak žiarenia z hviezd.

Aby sa však takýto dizajn použil na medzihviezdne cestovanie, musí byť riadený sústredenými energetickými lúčmi (lasery a mikrovlny). Len tak ho urýchlite na bod blízky rýchlosti svetla. Tento koncept vyvinul Robert Ford v roku 1984.

Základom je, že všetky výhody solárnej plachty zostávajú zachované. A hoci zrýchlenie laseru bude chvíľu trvať, limitom je len rýchlosť svetla. Štúdia z roku 2000 ukázala, že laserová plachta dokáže zrýchliť na polovičnú rýchlosť svetla za menej ako 10 rokov. Ak je veľkosť plachty 320 km, potom sa dostane do cieľa za 12 rokov. A ak to zvýšiš na 954 km, tak o 9 rokov.

Jeho výroba však vyžaduje použitie pokročilých kompozitov, aby sa zabránilo roztaveniu. Nezabudnite, že musí dosahovať obrovské veľkosti, takže cena bude vysoká. Okrem toho budete musieť minúť peniaze na vytvorenie výkonného lasera, ktorý by mohol poskytnúť kontrolu pri tak vysokých rýchlostiach. Laser spotrebuje konštantný prúd 17 000 terawattov. Takže chápete, toto je množstvo energie, ktoré celá planéta spotrebuje za jeden deň.

Antihmota

Ide o materiál reprezentovaný antičasticami, ktoré dosahujú rovnakú hmotnosť ako obyčajné, ale majú opačný náboj. Takýto mechanizmus by využíval interakciu medzi hmotou a antihmotou na generovanie energie a vytváranie ťahu.

Vo všeobecnosti takýto motor využíva vodíkové a antivodíkové častice. Navyše sa pri takejto reakcii uvoľní rovnaké množstvo energie ako pri termonukleárnej bombe, ako aj vlna subatomárnych častíc pohybujúcich sa 1/3 rýchlosti svetla.

Výhodou tejto technológie je, že väčšina hmoty sa premení na energiu, čím sa vytvorí vyššia hustota energie a špecifický impulz. V dôsledku toho získame najrýchlejšiu a najhospodárnejšiu kozmickú loď. Ak konvenčná raketa používa tony chemického paliva, potom motor s antihmotou minie na rovnaké akcie len niekoľko miligramov. Táto technológia by bola skvelá na cestu na Mars, ale nedá sa použiť na inú hviezdu, pretože množstvo paliva rastie exponenciálne (spolu s nákladmi).

Dvojstupňová antihmotová raketa by si vyžiadala 900 000 ton paliva na 40-ročný let. Problém je v tom, že extrahovanie 1 gramu antihmoty si vyžiada 25 miliónov miliárd kilowatthodín energie a viac ako bilión dolárov. Momentálne máme len 20 nanogramov. Takáto loď je ale schopná zrýchliť na polovičnú rýchlosť svetla a za 8 rokov letieť k hviezde Proxima Centauri v súhvezdí Kentaurus. Ale váži 400 Mt a spotrebuje 170 ton antihmoty.

Ako riešenie problému navrhli vývoj „Vákuového antimateriálového raketového medzihviezdneho výskumného systému“. To by mohlo využiť veľké lasery, ktoré pri vystrelení do prázdneho priestoru vytvárajú častice antihmoty.

Myšlienka je založená aj na využití paliva z vesmíru. Ale opäť nastáva moment vysokých nákladov. Navyše ľudstvo jednoducho nedokáže vytvoriť také množstvo antihmoty. Existuje aj radiačné riziko, pretože anihilácia hmoty a antihmoty môže spôsobiť výbuchy vysokoenergetických gama lúčov. Posádku bude potrebné nielen chrániť špeciálnymi clonami, ale aj vybaviť motory. Preto je produkt v praktickosti horší.

Bublina Alcubierre

V roku 1994 to navrhol mexický fyzik Miguel Alcubierre. Chcel vytvoriť nástroj, ktorý by neporušoval špeciálnu teóriu relativity. Navrhuje natiahnuť tkanivo časopriestoru vo vlne. Teoreticky to spôsobí zmenšovanie vzdialenosti pred objektom a zväčšenie vzdialenosti za ním.

Loď zachytená vo vlne sa bude môcť pohybovať za hranicami relativistických rýchlostí. Samotná loď sa nebude pohybovať v „warp bubline“, takže pravidlá časopriestoru neplatia.

Ak hovoríme o rýchlosti, potom je to „rýchlejšie ako svetlo“, ale v tom zmysle, že loď dosiahne svoj cieľ rýchlejšie ako lúč svetla opúšťajúci bublinu. Výpočty ukazujú, že do cieľa dorazí o 4 roky. Ak sa nad tým zamyslíme teoreticky, ide o najrýchlejšiu metódu.

Ale táto schéma neberie do úvahy kvantovú mechaniku a je technicky anulovaná Teóriou všetkého. Výpočty množstva potrebnej energie tiež ukázali, že bude potrebný extrémne obrovský výkon. A to sme sa ešte nedotkli bezpečnosti.

V roku 2012 sa však hovorilo o tom, že sa táto metóda testuje. Vedci tvrdili, že zostrojili interferometer, ktorý dokáže odhaliť deformácie vo vesmíre. V roku 2013 uskutočnilo Laboratórium prúdového pohonu experiment vo vákuu. Na záver, výsledky sa zdali nepresvedčivé. Ak sa pozriete hlbšie, pochopíte, že táto schéma porušuje jeden alebo viacero základných prírodných zákonov.

Čo z toho vyplýva? Ak ste dúfali, že urobíte spiatočnú cestu k hviezde, pravdepodobnosť je neuveriteľne nízka. Ak sa však ľudstvo rozhodlo postaviť vesmírnu archu a poslať ľudí na storočnú cestu, potom je možné všetko. Samozrejme, toto sú zatiaľ len reči. Vedci by však boli v takýchto technológiách aktívnejší, keby bola naša planéta alebo systém v skutočnom nebezpečenstve. Potom by bol výlet k inej hviezde otázkou prežitia.

Zatiaľ môžeme len surfovať a skúmať rozlohy nášho natívneho systému, dúfajúc, že ​​v budúcnosti sa objaví nová metóda, ktorá umožní realizovať medzihviezdne tranzity.