Alpha Centauri'ye nasıl gidilir - teknik detaylar. En yakın yıldıza yolculuk ne kadar sürer? Alpha Centauri'ye uçmak mümkün mü?

Hayatımızın bir noktasında her birimiz şu soruyu sorduk: Yıldızlara uçmak ne kadar sürer? Bir insanın hayatında böyle bir uçuş mümkün mü, bu tür uçuşlar günlük yaşamın normu haline gelebilir mi? Bu karmaşık sorunun, kimin sorduğuna bağlı olarak pek çok yanıtı var. Bazıları basit, bazıları ise daha karmaşıktır. Tam bir cevap bulmak için dikkate alınması gereken çok fazla şey var.

Ne yazık ki böyle bir cevabı bulmaya yardımcı olacak gerçek bir tahmin yok ve bu da fütüristleri ve yıldızlararası seyahat meraklılarını hayal kırıklığına uğratıyor. Beğensek de beğenmesek de uzay çok büyük (ve karmaşık) ve teknolojimiz hâlâ sınırlı. Ancak "yuvamızı" terk etmeye karar verirsek galaksimizdeki en yakın yıldız sistemine ulaşmanın birkaç yolu olacak.

Dünyamıza en yakın yıldız, Hertzsprung-Russell'in "ana dizi" şemasına göre oldukça "ortalama" bir yıldız olan Güneş'tir. Bu, yıldızın oldukça kararlı olduğu ve gezegenimizde yaşamın gelişmesi için yeterli güneş ışığı sağladığı anlamına geliyor. Güneş sistemimize yakın yıldızların etrafında dönen başka gezegenlerin olduğunu biliyoruz ve bu yıldızların çoğu bizimkine benzer.

Birinci bölüm: modern yöntemler

Gelecekte, eğer insanlık güneş sisteminden ayrılmak isterse, gidecek çok sayıda yıldız seçeneğimiz olacak ve bunların birçoğu da yaşam için uygun koşullara sahip olabilir. Peki nereye gideceğiz ve oraya varmamız ne kadar sürer? Bunların hepsinin sadece spekülasyon olduğunu ve şu anda yıldızlararası yolculuk için herhangi bir kılavuz bulunmadığını unutmayın. Gagarin'in dediği gibi, hadi gidelim!

Bir yıldıza ulaşmak

Belirtildiği gibi, güneş sistemimize en yakın yıldız Proxima Centauri'dir ve bu nedenle burada yıldızlararası bir görev planlamaya başlamak çok mantıklıdır. Üçlü yıldız sistemi Alpha Centauri'nin bir parçası olan Proxima, Dünya'dan 4,24 ışıkyılı (1,3 parsek) uzaklıktadır. Alpha Centauri aslında sistemdeki üç yıldızın en parlak yıldızıdır ve Dünya'dan 4,37 ışıkyılı uzaklıktaki yakın bir ikili sistemin parçasıdır; Proxima Centauri (üçünün en soluk olanı) ikili yıldızdan 0,13 ışıkyılı uzaklıkta izole edilmiş bir kırmızı cücedir. sistem.

Yıldızlararası yolculuktan bahsetmek, warp hızlarından solucan deliklerinden altuzay sürücülerine kadar her türlü "ışık hızından daha hızlı" (FSL) yolculuğu akla getirirken, bu tür teoriler ya son derece kurgusaldır (Alcubierre sürücüsü gibi) ya da yalnızca bilimkurgu . Derin uzaya yapılacak herhangi bir görev nesiller boyu sürecek.

Peki, uzay yolculuğunun en yavaş biçimlerinden biriyle başlayarak Proxima Centauri'ye ulaşmak ne kadar sürer?

Modern yöntemler

Uzayda yolculuk süresini tahmin etme sorunu, Güneş Sistemimizdeki mevcut teknolojileri ve cisimleri içeriyorsa çok daha basittir. Örneğin, New Horizons misyonunun kullandığı teknolojiyi kullanarak, 16 hidrazin monopropellant motoru yalnızca 8 saat 35 dakikada Ay'a ulaşabilecek.

Ayrıca Avrupa Uzay Ajansı'nın iyon itiş gücünü kullanarak kendisini Ay'a doğru iten SMART-1 misyonu da var. Bir versiyonu Vesta'ya ulaşmak için Dawn uzay sondası tarafından da kullanılan bu devrim niteliğindeki teknolojiyle, SMART-1 misyonunun Ay'a ulaşması bir yıl, bir ay ve iki hafta sürdü.

Hızlı roket uzay aracından yakıt tasarruflu iyon itiş gücüne kadar, yerel uzayda dolaşmak için birkaç seçeneğimiz var; ayrıca Jüpiter veya Satürn'ü devasa bir yerçekimsel sapan olarak kullanabilirsiniz. Ancak biraz daha ileri gitmeyi planlıyorsak teknolojinin gücünü artırmamız ve yeni olasılıkları keşfetmemiz gerekecek.

Olası yöntemlerden bahsettiğimizde, mevcut teknolojileri içeren veya henüz mevcut olmayan ancak teknik olarak mümkün olan yöntemlerden bahsediyoruz. Bazıları, göreceğiniz gibi, zamanla test edilmiş ve onaylanmıştır, bazıları ise hala şüphelidir. Kısacası en yakın yıldıza bile yolculuk yapmanın mümkün ancak çok zaman alıcı ve mali açıdan pahalı bir senaryosunu sunuyorlar.

İyonik hareket

Şu anda en yavaş ve en ekonomik itiş biçimi iyon itiş gücüdür. Birkaç on yıl önce iyon itişinin bilim kurgu malzemesi olduğu düşünülüyordu. Ancak son yıllarda iyon motoru destek teknolojileri teoriden pratiğe geçti ve oldukça başarılı oldu. Avrupa Uzay Ajansı'nın SMART-1 misyonu, Dünya'dan 13 aylık bir sarmalda Ay'a yapılan başarılı misyonun bir örneğidir.

SMART-1, elektrik enerjisinin güneş panelleri tarafından toplandığı ve Hall etkisi motorlarına güç sağlamak için kullanılan güneş enerjili iyon motorlarını kullandı. SMART-1'i Ay'a ulaştırmak için yalnızca 82 kilogram ksenon yakıtı gerekiyordu. 1 kilogram ksenon yakıtı 45 m/s'lik delta-V sağlar. Bu son derece etkili bir hareket şeklidir ancak en hızlısı olmaktan çok uzaktır.

İyon itiş teknolojisinin kullanıldığı ilk görevlerden biri, 1998 yılında Borrelli Kuyruklu Yıldızı'na yapılan Deep Space 1 göreviydi. DS1 ayrıca bir ksenon iyon motoru kullanıyordu ve 81,5 kg yakıt tüketiyordu. 20 aylık itiş gücünün ardından DS1, kuyruklu yıldızın geçişi sırasında saatte 56.000 km hıza ulaştı.

İyon motorları roket teknolojisinden daha ekonomiktir çünkü itici gazın birim kütlesi başına itme kuvveti (özgül itki) çok daha yüksektir. Ancak iyon motorlarının bir uzay aracını önemli hızlara çıkarması uzun zaman alır ve maksimum hız, yakıt desteğine ve üretilen elektrik miktarına bağlıdır.

Bu nedenle, eğer Proxima Centauri'ye yapılacak bir görevde iyon itiş gücü kullanılacaksa, motorların güçlü bir güç kaynağına (nükleer güç) ve büyük yakıt rezervlerine (her ne kadar geleneksel roketlerden daha az olsa da) sahip olması gerekir. Ancak 81,5 kg ksenon yakıtının 56.000 km/saat hıza karşılık geldiği (ve başka bir hareket şekli olmayacağı) varsayımından yola çıkarsak hesaplamalar yapılabilir.

Derin Uzay 1'in 56.000 km/saatlik azami hız ile Dünya ile Proxima Centauri arasındaki 4,24 ışıkyılı mesafeyi kat etmesi 81.000 yıl sürecektir. Zaman içinde bu yaklaşık 2.700 nesil insan demektir. Gezegenler arası iyon itişinin, insanlı bir yıldızlararası görev için çok yavaş olacağını söylemek yanlış olmaz.

Ancak iyon motorları daha büyük ve daha güçlüyse (yani iyon çıkış hızı çok daha yüksek olacaksa), 4,24 ışık yılının tamamına yetecek kadar roket yakıtı varsa, seyahat süresi önemli ölçüde azalacaktır. Ancak yine de önemli ölçüde daha fazla insan hayatı kalacak.

Yerçekimi manevrası

Uzayda seyahat etmenin en hızlı yolu yerçekimi desteğini kullanmaktır. Bu teknik, uzay aracının gezegenin göreceli hareketini (yani yörüngesini) ve yerçekimini kullanarak yolunu ve hızını değiştirmesini içerir. Yerçekimi manevraları, özellikle hızlanma için Dünya'yı veya başka bir büyük gezegeni (gaz devi gibi) kullanırken son derece yararlı bir uzay uçuşu tekniğidir.

Mariner 10 uzay aracı, Şubat 1974'te Venüs'ün çekim kuvvetini kullanarak kendisini Merkür'e doğru iterek bu yöntemi kullanan ilk uzay aracı oldu. 1980'lerde Voyager 1 sondası, yıldızlararası uzaya girmeden önce yerçekimi manevraları ve 60.000 km/saat hıza çıkmak için Satürn ve Jüpiter'i kullandı.

1976'da başlayan Helios 2 misyonu, 0,3 AU arasındaki gezegenler arası ortamı keşfetmeyi amaçlıyordu. e. ve 1 a. Örneğin Güneş'ten gelen, yerçekimi manevrası kullanılarak geliştirilen en yüksek hız rekorunu elinde tutuyor. O dönemde Helios 1 (1974'te fırlatıldı) ve Helios 2, Güneş'e en yakın yaklaşma rekorunu elinde tutuyordu. Helios 2, geleneksel bir roketle fırlatıldı ve oldukça uzun bir yörüngeye yerleştirildi.

190 günlük güneş yörüngesinin yüksek dışmerkezliliği (0,54) nedeniyle Helios 2 günberi noktasında 240.000 km/saatin üzerinde bir maksimum hıza ulaşmayı başardı. Bu yörünge hızı, yalnızca Güneş'in çekimsel çekiciliği nedeniyle geliştirildi. Teknik olarak, Helios 2'nin günberi hızı yerçekimsel bir manevranın sonucu değil, maksimum yörünge hızıydı, ancak yine de en hızlı insan yapımı nesne rekorunu elinde tutuyor.

Voyager 1, kırmızı cüce yıldız Proxima Centauri'ye doğru 60.000 km/saatlik sabit bir hızla ilerliyor olsaydı, bu mesafeyi kat etmesi 76.000 yıl (ya da 2.500'den fazla nesil) alırdı. Ancak sonda Helios 2'nin rekor hızına (240.000 km/saatlik sürekli hız) ulaşırsa 4.243 ışıkyılı kat etmesi 19.000 yıl (veya 600 nesilden fazla) sürecektir. Neredeyse pratik olmasa da, önemli ölçüde daha iyi.

Elektromanyetik motor EM Sürücü

Yıldızlararası yolculuk için önerilen bir diğer yöntem ise EM Sürücü olarak da bilinen RF Rezonans Boşluk Motorudur. Projeyi uygulamak için Satellite Propulsion Research Ltd'yi (SPR) kuran İngiliz bilim adamı Roger Scheuer tarafından 2001 yılında önerilen motor, elektromanyetik mikrodalga boşluklarının elektriği doğrudan itişe dönüştürebileceği fikrine dayanıyor.

Geleneksel elektromanyetik motorlar belirli bir kütleyi (iyonize parçacıklar gibi) itmek üzere tasarlanmış olsa da, bu özel tahrik sistemi kütle tepkisinden bağımsızdır ve yönlendirilmiş radyasyon yaymaz. Genel olarak bu motor, büyük ölçüde momentumun korunumu yasasını ihlal ettiği için oldukça şüpheyle karşılandı; buna göre sistemin momentumu sabit kalır ve yaratılamaz veya yok edilemez, yalnızca kuvvetin etkisi altında değişir. .

Ancak bu teknolojiyle yapılan son deneyler görünüşe göre olumlu sonuçlara yol açmıştır. Temmuz 2014'te, Cleveland, Ohio'daki 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE Ortak Tahrik Konferansında, NASA'nın ileri itici güç bilim adamları, yeni bir elektromanyetik itici güç tasarımını başarıyla test ettiklerini duyurdular.

Nisan 2015'te NASA Eagleworks bilim adamları (Johnson Uzay Merkezi'nin bir parçası), motoru vakumda başarıyla test ettiklerini ve bunun olası uzay uygulamalarına işaret edebileceğini söyledi. Aynı yılın temmuz ayında, Dresden Teknoloji Üniversitesi Uzay Sistemleri Bölümü'nden bir grup bilim adamı, motorun kendi versiyonunu geliştirdi ve gözle görülür bir itme gücü gözlemledi.

2010 yılında Çin'in Xi'an kentindeki Northwestern Polytechnic Üniversitesi'nden Profesör Zhuang Yang, EM Drive teknolojisine ilişkin araştırmalarıyla ilgili bir dizi makale yayınlamaya başladı. 2012 yılında yüksek giriş gücü (2,5 kW) ve 720 mn'lik kayıtlı itme kuvveti bildirdi. Ayrıca 2014 yılında, sistemin çalıştığını gösteren yerleşik termokupllarla dahili sıcaklık ölçümleri de dahil olmak üzere kapsamlı testler gerçekleştirildi.

NASA'nın (0,4 N/kW güç oranına sahip olduğu tahmin edilen) prototipine dayanan hesaplamalara göre, elektromanyetik güçle çalışan bir uzay aracı, Plüton'a 18 aydan daha kısa bir sürede gidebilir. Bu, saatte 58.000 km hızla hareket eden New Horizons sondasının gerektirdiğinden altı kat daha az.

Kulağa etkileyici geliyor. Ancak bu durumda bile elektromanyetik motorlara sahip gemi 13.000 yıl boyunca Proxima Centauri'ye uçacak. Yakın ama yine de yeterli değil. Ayrıca bu teknolojinin tüm i'leri noktalanana kadar kullanımından bahsetmek için henüz çok erken.

Nükleer termal ve nükleer elektriksel hareket

Yıldızlararası uçuş için bir başka olasılık da nükleer motorlarla donatılmış bir uzay aracının kullanılmasıdır. NASA onlarca yıldır bu tür seçenekleri araştırıyor. Nükleer termal itişli bir roket, reaktördeki hidrojeni ısıtmak için uranyum veya döteryum reaktörlerini kullanabilir, onu iyonize gaza (hidrojen plazması) dönüştürebilir ve bu daha sonra roket nozuluna yönlendirilerek itme kuvveti üretilebilir.

Nükleer elektrikle çalışan bir roket, ısıyı ve enerjiyi elektriğe dönüştürmek için aynı reaktörü kullanır ve bu da daha sonra bir elektrik motoruna güç sağlar. Her iki durumda da roket, itme kuvveti oluşturmak için tüm modern uzay ajanslarının kullandığı kimyasal yakıt yerine nükleer füzyon veya fisyona güvenecektir.

Kimyasal motorlarla karşılaştırıldığında nükleer motorların yadsınamaz avantajları vardır. Birincisi, roket yakıtıyla karşılaştırıldığında neredeyse sınırsız enerji yoğunluğuna sahiptir. Ayrıca nükleer motor, kullanılan yakıt miktarına bağlı olarak güçlü bir itiş gücü de üretecektir. Bu, gerekli yakıt hacmini ve aynı zamanda belirli bir cihazın ağırlığını ve maliyetini azaltacaktır.

Her ne kadar termal nükleer motorlar henüz uzaya fırlatılmamış olsa da, prototipler oluşturulup test edildi ve hatta daha fazlası da önerildi.

Yakıt ekonomisi ve özgül itkideki avantajlara rağmen, önerilen en iyi nükleer termal motor konseptinin maksimum özgül itkisi 5000 saniyedir (50 kN s/kg). Fisyon veya füzyonla çalışan nükleer motorlar kullanan NASA bilim adamları, Kızıl Gezegenin Dünya'dan 55.000.000 kilometre uzakta olması durumunda Mars'a yalnızca 90 günde bir uzay aracı gönderebilirler.

Ancak iş Proxima Centauri'ye gitmeye gelince, nükleer bir roketin ışık hızının önemli bir kısmına ulaşması yüzyıllar alacaktır. Daha sonra birkaç on yıl sürecek bir yolculuk ve ardından hedefe giden yolda daha birçok yüzyıllık yavaşlama gelecek. Hedefimize hâlâ 1000 yıl uzaktayız. Gezegenlerarası görevler için iyi olan, yıldızlararası görevler için o kadar iyi değildir.

İkinci bölüm: teorik yöntemler

Mevcut teknolojiyi kullanırsak bilim adamlarını ve astronotları yıldızlararası bir göreve göndermek çok ama çok uzun bir zaman alır. Yolculuk acı verici derecede uzun olacak (kozmik standartlara göre bile). Böyle bir yolculuğu en az bir yaşamda, hatta bir nesilde gerçekleştirmek istiyorsak, daha radikal (yani tamamen teorik) önlemlere ihtiyacımız var. Solucan delikleri ve altuzay motorları şu anda kesinlikle harika olsa da, yıllardır gerçekleşmesine inandığımız başka fikirler de var.

Nükleer tahrik

Nükleer itki, hızlı uzay yolculuğu için teorik olarak mümkün bir "motor"dur. Konsept ilk olarak 1946'da Manhattan Projesi'nde yer alan Polonyalı Amerikalı matematikçi Stanislaw Ulam tarafından önerildi ve ön hesaplamalar 1947'de F. Reines ve Ulam tarafından yapıldı. Orion Projesi 1958'de başlatıldı ve 1963'e kadar sürdü.

General Atomics'ten Ted Taylor ve Princeton'daki İleri Araştırmalar Enstitüsü'nden fizikçi Freeman Dyson'ın önderlik ettiği Orion, çok yüksek özgül itkiyle muazzam bir itiş gücü sağlamak için darbeli nükleer patlamaların gücünden yararlanacaktı.

Özetle, Project Orion, termonükleer savaş başlıklarını destekleyerek, bombaları arkadan fırlatarak ve arkaya monteli bir "itici" olan itme paneline giden bir patlama dalgasından hızlanarak hız kazanan büyük bir uzay aracını içeriyor. Her itişten sonra patlamanın kuvveti bu panel tarafından emilerek ileri harekete dönüştürülür.

Bu tasarım modern standartlara göre pek zarif olmasa da, konseptin avantajı yüksek spesifik itme gücü sağlamasıdır; yani yakıt kaynağından (bu durumda nükleer bombalardan) maksimum miktarda enerjiyi minimum maliyetle çeker. Ek olarak, bu konsept teorik olarak çok yüksek hızlara ulaşabilir; bazıları ışık hızının (5,4 x 107 km/saat) %5'ine kadar tahmin etmektedir.

Elbette bu projenin kaçınılmaz dezavantajları var. Bir yandan bu büyüklükte bir geminin inşası son derece pahalı olacaktır. Dyson, 1968'de hidrojen bombalarıyla çalışan Orion uzay aracının ağırlığının 400.000 ila 4.000.000 metrik ton arasında olacağını tahmin ediyordu. Ve bu ağırlığın en az dörtte üçü, her biri yaklaşık bir ton ağırlığında olan nükleer bombalardan gelecektir.

Dyson'ın ihtiyatlı hesaplamaları, Orion'u inşa etmenin toplam maliyetinin 367 milyar dolar olacağını gösterdi. Enflasyona göre ayarlandığında bu miktar 2,5 trilyon dolara çıkıyor ki bu oldukça fazla bir rakam. En ihtiyatlı tahminlerle bile cihazın üretimi son derece pahalı olacaktır.

Nükleer atıkların yanı sıra yayacağı radyasyonla ilgili küçük bir sorun da var. Dünya hükümetlerinin nükleer testleri sınırlamaya ve gezegenin atmosferine aşırı radyoaktif serpinti salınımını durdurmaya çalıştığı 1963'teki kısmi test yasağı anlaşmasının bir parçası olarak projenin iptal edilmesinin nedeninin bu olduğuna inanılıyor.

Füzyon roketleri

Nükleer enerjiyi kullanmanın bir başka olasılığı, itme kuvveti üretmek için termonükleer reaksiyonlardır. Bu konseptte enerji, döteryum ve helyum-3 karışımından oluşan topakların bir reaksiyon odasında elektron ışınları kullanılarak eylemsiz hapsetme yoluyla ateşlenmesiyle yaratılacaktır (Kaliforniya'daki Ulusal Ateşleme Tesisinde yapılana benzer). Böyle bir füzyon reaktörü saniyede 250 pelleti patlatarak yüksek enerjili bir plazma oluşturacak ve bu daha sonra bir memeye yönlendirilerek itme kuvveti yaratacaktır.

Nükleer reaktöre dayanan bir roket gibi, bu konseptin de yakıt verimliliği ve özgül itici güç açısından avantajları var. Hızın, geleneksel roketlerin hız sınırlarının çok üzerinde, 10.600 km/saat'e ulaşacağı tahmin ediliyor. Üstelik bu teknoloji son birkaç on yılda kapsamlı bir şekilde araştırılmış ve birçok öneride bulunulmuştur.

Örneğin, 1973 ile 1978 yılları arasında Britanya Gezegenlerarası Topluluğu, Daedalus Projesi'nin fizibilitesine ilişkin bir çalışma yürüttü. Modern bilgi ve füzyon teknolojisinden yararlanan bilim insanları, Barnard Yıldızı'na (Dünya'dan 5,9 ışıkyılı uzaklıkta) bir insan ömrü içinde ulaşabilecek iki aşamalı insansız bilimsel bir sondanın inşası için çağrıda bulundular.

Bunlardan en büyüğü olan ilk aşama, 2,05 yıl boyunca çalışacak ve aracı ışık hızının %7,1'ine çıkaracak. Daha sonra bu aşama atlanıyor, ikinci aşama ateşleniyor ve cihaz 1,8 yılda ışık hızının %12'sine hızlanıyor. Daha sonra ikinci aşamanın motoru kapatılıyor ve gemi 46 yıl boyunca uçuyor.

Daedalus Projesi, görevin Barnard Yıldızı'na ulaşmasının 50 yıl süreceğini tahmin ediyor. Proxima Centauri'ye gidersek aynı gemi oraya 36 yıl içinde varacak. Ancak elbette proje, özellikle modern teknolojiler kullanılarak çözülemeyen pek çok çözülmemiş sorun içeriyor ve bunların çoğu henüz çözülmedi.

Örneğin, Dünya'da neredeyse hiç helyum-3 yok, bu da onun başka bir yerde (büyük olasılıkla Ay'da) çıkarılması gerektiği anlamına geliyor. İkincisi, aparatı çalıştıran reaksiyon, yayılan enerjinin, reaksiyonu başlatmak için harcanan enerjiden önemli ölçüde fazla olmasını gerektirir. Her ne kadar Dünya üzerindeki deneyler "başabaş noktasını" aşmış olsa da, yıldızlararası bir uzay aracını çalıştırabilecek enerji hacimlerinden hala çok uzaktayız.

Üçüncüsü, böyle bir geminin maliyeti sorunu devam ediyor. Daedalus Projesi'nin insansız aracının mütevazı standartlarına göre bile, tam donanımlı bir aracın ağırlığı 60.000 ton olacaktır. Size bir fikir vermek gerekirse, NASA SLS'nin brüt ağırlığı 30 metrik tonun biraz üzerindedir ve yalnızca fırlatılması 5 milyar dolara mal olacaktır (2013 tahminleri).

Kısacası, bir füzyon roketinin yapımı sadece çok pahalı olmakla kalmayacak, aynı zamanda yeteneklerimizin çok ötesinde bir seviyede füzyon reaktörü gerektirecektir. Yurttaş bilim adamlarından (bazıları NASA veya ESA için çalışmış olanlardan) oluşan uluslararası bir organizasyon olan Icarus Interstellar, Project Icarus ile bu konsepti yeniden canlandırmaya çalışıyor. 2009 yılında kurulan grup, öngörülebilir gelecekte füzyon hareketini (ve daha fazlasını) mümkün kılmayı umuyor.

Füzyon ramjeti

Bussard ramjet olarak da bilinen motor ilk olarak 1960 yılında fizikçi Robert Bussard tarafından önerildi. Özünde, hidrojen yakıtını füzyon noktasına sıkıştırmak için manyetik alanları kullanan standart füzyon roketinin geliştirilmiş halidir. Ancak ramjet söz konusu olduğunda devasa bir elektromanyetik huni, yıldızlararası ortamdan hidrojeni emer ve yakıt olarak reaktöre boşaltır.

Araç hız kazandıkça reaktif kütle, onu termonükleer füzyon başlayana kadar sıkıştıran sınırlayıcı bir manyetik alana girer. Manyetik alan daha sonra enerjiyi roket nozuluna yönlendirerek aracı hızlandırır. Hiçbir yakıt tankı onu yavaşlatamayacağından, bir füzyon ramjeti ışık hızının %4'ü kadar hızlara ulaşabilir ve galaksinin herhangi bir yerine gidebilir.

Ancak bu görevin birçok potansiyel dezavantajı var. Örneğin sürtünme sorunu. Uzay aracı yüksek oranda yakıt toplamaya dayanıyor ancak aynı zamanda büyük miktarlarda yıldızlararası hidrojenle karşılaşacak ve özellikle galaksinin yoğun bölgelerinde hız kaybedecek. İkincisi, uzayda çok az döteryum ve trityum (Dünya'daki reaktörlerde kullanılan) var ve uzayda bol miktarda bulunan sıradan hidrojenin sentezi henüz bizim kontrolümüz altında değil.

Ancak bilimkurgu bu kavrama aşık oldu. En ünlü örnek belki de Bussard koleksiyoncularını kullanan Star Trek serisidir. Gerçekte füzyon reaktörleri hakkındaki anlayışımız neredeyse istediğimiz kadar iyi değil.

Lazer yelken

Güneş yelkenleri uzun zamandır güneş sistemini fethetmenin etkili bir yolu olarak görülüyor. Üretimlerinin nispeten basit ve ucuz olmasının yanı sıra büyük bir avantajı da var: yakıt gerektirmiyorlar. Yelken, yakıta ihtiyaç duyan roketler kullanmak yerine, ultra ince aynaları yüksek hızlara itmek için yıldızlardan gelen radyasyon basıncını kullanıyor.

Bununla birlikte, yıldızlararası yolculuk durumunda, böyle bir yelkenin, onu ışık hızına yakın bir hıza hızlandırmak için odaklanmış enerji ışınları (lazer veya mikrodalgalar) tarafından itilmesi gerekir. Konsept ilk olarak 1984 yılında Hughes Uçak Laboratuvarı'nda fizikçi olan Robert Forward tarafından önerildi.

Onun fikri, gemide yakıt gerektirmemesi ve ayrıca lazer enerjisinin güneş ışınımıyla aynı şekilde uzak bir mesafe boyunca dağılmaması açısından güneş yelkeninin avantajlarını koruyor. Bu nedenle, lazer yelkeninin ışık hızına yakın bir hıza ulaşması biraz zaman alacak olsa da, daha sonra yalnızca ışığın hızıyla sınırlı olacaktır.

NASA'nın Jet Propulsion Laboratuvarı'nda ileri itiş konseptleri araştırması direktörü Robert Frisby'nin 2000 yılında yaptığı bir araştırmaya göre, bir lazer yelkeni on yıldan daha kısa bir sürede ışık hızının yarısına kadar hızlanacaktır. Ayrıca 320 kilometre çapındaki bir yelkenin Proxima Centauri'ye 12 yılda ulaşabileceğini de hesapladı. 965 kilometre çapındaki yelken ise 9 yılda ulaşacak.

Ancak böyle bir yelkenin erimeyi önlemek için gelişmiş kompozit malzemelerden yapılması gerekecek. Yelkenin büyüklüğü göz önüne alındığında bu özellikle zor olacaktır. Maliyetler daha da kötü. Frisby'ye göre lazerler, 17.000 terawatt'lık sabit bir enerji akışı gerektirecek; bu da kabaca tüm dünyanın bir günde tükettiği enerjiye denk geliyor.

Antimadde motoru

Bilim kurgu hayranları antimaddenin ne olduğunu çok iyi biliyorlar. Ancak unuttuysanız, antimadde normal parçacıklarla aynı kütleye sahip ancak zıt yüke sahip parçacıklardan oluşan bir maddedir. Bir antimadde motoru, enerji veya itme kuvveti üretmek için madde ve antimadde arasındaki etkileşimlere dayanan varsayımsal bir motordur.

Kısaca bir antimadde motoru hidrojen ve antihidrojen parçacıklarının birbiriyle çarpışmasını kullanır. İmha işlemi sırasında yayılan enerji, hacim olarak atom altı parçacıkların (pionlar ve müonlar) akışının eşlik ettiği bir termonükleer bombanın patlamasının enerjisiyle karşılaştırılabilir. Işık hızının üçte biri hızla hareket eden bu parçacıklar, manyetik bir nozüle yönlendirilerek itme kuvveti üretiyor.

Bu sınıftaki roketlerin avantajı, madde/antimadde karışımının kütlesinin çoğunun enerjiye dönüştürülebilmesi ve bunun sonucunda diğer roketlerden daha üstün bir enerji yoğunluğu ve özgül itki elde edilebilmesidir. Üstelik yok olma reaksiyonu roketi ışık hızının yarısına kadar hızlandırabilir.

Bu sınıftaki roketler mümkün olan en hızlı ve enerji açısından en verimli olanlardır (ya da imkansızdır, ancak önerilenlerdir). Geleneksel kimyasal roketler, bir uzay aracını hedefine ulaştırmak için tonlarca yakıta ihtiyaç duyarken, antimadde motoru aynı işi sadece birkaç miligram yakıtla yapacak. Yarım kilogram hidrojen ve antihidrojen parçacıklarının karşılıklı yok edilmesi, 10 megatonluk bir hidrojen bombasından daha fazla enerji açığa çıkarır.

İşte bu nedenle NASA'nın İleri Kavramlar Enstitüsü bu teknolojiyi Mars'a yapılacak gelecekteki misyonlar için bir olasılık olarak araştırıyor. Ne yazık ki, yakındaki yıldız sistemlerine yapılacak görevler düşünüldüğünde, gereken yakıt miktarı katlanarak artıyor ve maliyetler astronomik hale geliyor (kelime oyunu değil).

39. AIAA/ASME/SAE/ASEE Ortak Tahrik Konferansı ve Sergisi için hazırlanan rapora göre, iki aşamalı bir antimadde roketinin 40 yıl içinde Proxima Centauri'ye ulaşması için 815.000 metrik tondan fazla itici gaza ihtiyaç duyulacak. Nispeten hızlıdır. Ama fiyat...

Her ne kadar bir gram antimadde inanılmaz miktarda enerji üretse de, yalnızca bir gramını üretmek 25 milyon milyar kilovatsaat enerji gerektirecek ve bir trilyon dolara mal olacaktır. Şu anda insanlar tarafından üretilen toplam antimadde miktarı 20 nanogramdan azdır.

Antimaddeyi ucuza üretebilsek bile, gerekli miktarda yakıtı taşıyabilecek devasa bir gemiye ihtiyacımız olacak. Arizona'daki Embry-Riddle Havacılık Üniversitesi'nden Dr. Darrell Smith ve Jonathan Webby tarafından hazırlanan bir rapora göre, antimaddeyle çalışan yıldızlararası bir uzay aracı, ışık hızının 0,5 katı hıza ulaşarak Proxima Centauri'ye 8 yıldan biraz fazla bir sürede ulaşabilir. Ancak geminin kendisi 400 ton ağırlığında olacak ve 170 ton antimadde yakıtına ihtiyaç duyacaktı.

Bunu aşmanın olası bir yolu, antimadde yaratıp onu yakıt olarak kullanacak bir gemi yaratmak olabilir. Vakumdan Antimaddeye Roket Yıldızlararası Araştırma Sistemi (VARIES) olarak bilinen bu konsept, Icarus Interstellar'dan Richard Aubauzi tarafından önerildi. Yerinde geri dönüşüm fikrine dayanan VARIES aracı, boş uzaya ateşlendiğinde antimadde parçacıkları oluşturmak için büyük lazerler (devasa güneş panelleri tarafından desteklenen) kullanacak.

Füzyon ramjet konseptine benzer şekilde bu öneri, yakıtın doğrudan uzaydan çıkarılması yoluyla taşınması sorununu çözüyor. Ama yine de böyle bir gemiyi modern yöntemlerle inşa edersek maliyeti çok yüksek olacaktır. Büyük ölçekte antimadde yaratamayız. Maddenin ve antimaddenin yok olması yüksek enerjili gama ışınlarının patlamalarına neden olduğundan çözülmesi gereken bir radyasyon sorunu da var.

Sadece mürettebat için değil, aynı zamanda motor için de tehlike oluşturuyorlar, böylece tüm bu radyasyonun etkisi altında atom altı parçacıklara parçalanmıyorlar. Kısacası, antimadde motoru mevcut teknolojimiz göz önüne alındığında tamamen kullanışsız.

Alcubierre Warp Sürücüsü

Bilim kurgu hayranları hiç şüphesiz warp sürücüsü (veya Alcubierre sürücüsü) kavramına aşinadır. Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre tarafından 1994 yılında öne sürülen fikir, Einstein'ın özel görelilik teorisini ihlal etmeden uzayda anlık hareketi hayal etme girişimiydi. Kısacası bu kavram, uzay-zaman dokusunun bir dalga şeklinde gerilmesini içerir; bu da teorik olarak bir nesnenin önündeki uzayın daralmasına ve arkasındaki uzayın genişlemesine neden olur.

Bu dalganın içindeki bir nesne (gemimiz), bir "warp balonu" içinde bulunarak bu dalgayı göreceli olandan çok daha yüksek bir hızda sürebilecektir. Gemi baloncuğun içinde hareket etmediği, onun tarafından taşındığı için görelilik ve uzay-zaman yasaları ihlal edilmeyecektir. Aslında bu yöntem yerel anlamda ışık hızından daha hızlı hareket etmeyi içermiyor.

Geminin hedefine warp balonunun dışında seyahat eden bir ışık ışınından daha hızlı ulaşabilmesi anlamında "ışıktan hızlıdır". Uzay aracının Alcubierre sistemi ile donatıldığı varsayılırsa 4 yıldan daha kısa bir sürede Proxima Centauri'ye ulaşacak. Bu nedenle, teorik yıldızlararası uzay yolculuğu söz konusu olduğunda, bu, hız açısından açık ara en umut verici teknolojidir.

Tabii ki, tüm bu kavram son derece tartışmalıdır. Örneğin karşı çıkan argümanlar arasında kuantum mekaniğini hesaba katmadığı ve her şeyin teorisi (döngü kuantum yerçekimi gibi) tarafından çürütülebileceği de yer alıyor. Gerekli enerji miktarına ilişkin hesaplamalar, warp sürücüsünün aşırı derecede açgözlü olacağını da gösterdi. Diğer belirsizlikler arasında böyle bir sistemin güvenliği, varış noktasındaki uzay-zaman etkileri ve nedensellik ihlalleri yer alıyor.

Ancak 2012 yılında NASA bilim insanı Harold White, kendisinin ve meslektaşlarının bir Alcubierre motoru yaratma olasılığını araştırmaya başladıklarını duyurdu. White, Alcubierre metriğinde uzay-zamanın genişlemesi ve daralmasının yarattığı uzaysal bozulmaları yakalayacak bir girişimölçer yaptıklarını belirtti.

2013 yılında Jet Propulsion Laboratuvarı, vakum koşullarında gerçekleştirilen warp saha testlerinin sonuçlarını yayınladı. Ne yazık ki, sonuçlar "sonuçsuz" olarak değerlendirildi. Uzun vadede Alcubierre metriğinin bir veya daha fazla temel doğa yasasını ihlal ettiğini görebiliriz. Ve fiziği doğru çıksa bile Alcubierre sisteminin uçuş için kullanılabileceğinin garantisi yok.

Genel olarak her şey her zamanki gibidir: En yakın yıldıza seyahat etmek için çok erken doğdunuz. Ancak insanlık kendi kendini idame ettirebilen bir insan toplumunu barındıracak bir “yıldızlararası gemi” inşa etme ihtiyacı hissederse Proxima Centauri'ye yaklaşık yüz yıl içinde ulaşmak mümkün olacak. Tabii böyle bir etkinliğe yatırım yapmak istiyorsak.

Zaman açısından, mevcut tüm yöntemlerin son derece sınırlı olduğu görülmektedir. Kendi hayatta kalmamız söz konusu olduğunda en yakın yıldıza gitmek için yüzbinlerce yıl harcamak bizi pek ilgilendirmiyor olsa da, uzay teknolojisi ilerledikçe yöntemler son derece kullanışsız kalacaktır. Gemimiz en yakın yıldıza ulaştığında teknolojisi geçerliliğini yitirecek ve insanlık artık var olmayabilir.

Yani füzyon, antimadde veya lazer teknolojisinde büyük bir atılım yapmadığımız sürece kendi güneş sistemimizi keşfetmekle yetineceğiz.

DERS:

"YEDİ MİLYON YILDA"

Öğretim Görevlisi Moiseev I.M.

SSO "Energia" MVTU adını almıştır. Bauman

köy Ust-Abakan

Sevgili yoldaşlar! Tartışmalı ve oldukça soyut konuları konuşacağımızı hemen belirtmek isterim. Size söylemek istediklerimin çoğu bugünün acil sorunu değil. Ancak bahsedeceğim sorunun anlaşılması ve çözülme ihtimalinin ciddi bir dünya görüşü niteliği vardır.

Standartlarımıza göre çok büyük sayılarla çalışmak zorunda kalacağız. Bunları iyi anlamanızı istiyorum, hatırlatıyorum: Bir milyon bin bindir, bir milyar ise bin milyondur. Sadece bine kadar saymak 3 saat sürecektir. Bir milyona kadar - 125 gün. Bir milyara - 350 yıla. Tanıtıldı mı? İyi o zaman. O zaman başlayabiliriz.

20 milyar yıl önce Evren başladı.

5-6 milyar yıl önce bir yerlerde Güneşimiz alevler içinde kaldı.

4 milyar yıl önce, şimdi Dünya gezegeni olarak adlandırılan erimiş bir top soğudu. Yaklaşık bir milyon yıl önce İnsan ortaya çıktı.

Devletler yalnızca birkaç bin yıldır varlar.

Yaklaşık yüz yıl önce radyo icat edildi ve nihayet 27 yıl önce uzay çağı başladı.

Bu zaman. Şimdi mekânsal ölçeklerden bahsedelim.

Bildiğiniz gibi bir ışık ışını saniyede 300 bin km yol kat eder. Mesafeleri ölçmek için ışık hızını kullanacağız. Bir ışık ışınının ekvatorun uzunluğuna eşit bir mesafe kat etmesi saniyenin 1/7'sini alacaktır. Aya ulaşmak 1 saniyeden biraz fazla. Işık, Dünya'dan Güneş'e olan mesafeyi 8 dakikada kat eder. Bir ışık ışınının güneş sisteminin sınırına ulaşması 5 saatten fazla zaman alacaktır. Ancak bir ışık ışınının en yakın yıldız olan Proxima Centauri'ye ulaşması 4 yıldan fazla zaman alır. Bir ışık ışınının Galaksimizin merkezine ulaşması 75 bin yıl alacaktır. Bir ışık ışınının Evrenimizi geçmesi 40 milyar yıl sürecek.

Dünya gezegeninde yaşıyoruz. Gezegenimiz, ilk yıldızı - Güneş, 9 büyük gezegen, düzinelerce gezegen uydusu, milyonlarca kuyruklu yıldız ve asteroit ve diğer birçok küçük maddi gövdeyi içeren güneş sisteminin çok küçük bir parçasıdır. Güneş sistemimiz, Güneş gibi 10 milyar yıldız içeren devasa bir yıldız sistemi olan Galaksinin çevresinde yer almaktadır. Evrende buna benzer binlerce galaksi var

milyar İçinde yaşadığımız dünya bu. Artık tüm bunları anlattığımıza göre ilk görevi belirlemenin zamanı geldi.

Bu yüzden. En yakın yıldız sistemine, Alpha Centauri sistemine ulaşmamız gerekiyor. Bu sistem 3 yıldız içerir: Güneşimize benzer bir yıldız olan Alpha Centauri A, Alpha Centauri B ve Proxima Centauri - küçük kırmızı yıldızlar. Bu sistemin gezegenleri de içermesi çok muhtemel. Uzaklığı 4,3 ışık yılıdır. Eğer ışık hızında yolculuk yapabilseydik oraya gidip gelmemiz neredeyse 9 yılımızı alırdı. Ancak ışık hızında hareket edemeyiz. Şu anda elimizde yalnızca kimyasal roketler var, onların ulaşabildiği maksimum hız 20 km/sn. Bu hızla Alpha Centauri'ye ulaşmak 70 bin yıldan fazla zaman alacaktı. Elimizde elektrikli roket ve nükleer termik motorlar var. Bununla birlikte, ilki, düşük itme gücü nedeniyle kendi ağırlığını makul hızlara çıkaramaz ve ikincisi, kabaca konuşursak, kimyasal olanlardan yalnızca iki kat daha iyidir. Bilim kurgu yazarları kahramanlarını yıldızlara fotonlarla, daha doğrusu yok etme roketleriyle göndermeyi severler. İmha motorları teorik olarak bir roketi yalnızca bir yıl içinde ışık hızına çok yakın bir hıza hızlandırabilir. Ancak imha itici sistemlerini yapabilmek için büyük miktarda antimaddeye ihtiyaç vardır ve bunun nasıl elde edileceği tamamen bilinmemektedir. Ayrıca böyle bir motorun tasarımı da tamamen belirsizdir. Ama gerçek bir motora ihtiyacımız var. Böylece onu nasıl yapacağımızı biliyoruz ve hemen şimdi yaratmaya başlayabiliriz. Aksi takdirde şu anda bilinmeyen ilkeleri bulmalarını beklersek elimizde hiçbir şey kalmayabilir. Neyse ki böyle bir motor var. Doğru, şu ana kadar sadece kağıt üzerinde, ama sen ve ben istersek bunu metalden yaratabiliriz. Bu darbeli bir termonükleer roket motorudur. Onu daha detaylı tanıyalım. Bu motorda termonükleer yakıtın küçük kısımları yüksek frekansta yanar. Bu durumda çok büyük bir enerji açığa çıkar, reaksiyon ürünleri - temel parçacıklar - yüksek hızda dağılır ve roketi ileri doğru iter. Böyle bir motorun yaratılmasıyla ilgili ana problemler ve bunları çözme yolları üzerinde duralım.

Bir numaralı sorun kundakçılık sorunudur. Ağırlığı 10 miligramı geçmeyen küçük bir termonükleer yakıt tabletini ateşe vermek, yani bir termonükleer reaksiyonu başlatmak gerekir. Böyle bir tablete genellikle hedef denir. Reaksiyonun yeterince yoğun bir şekilde ilerleyebilmesi için hedefin sıcaklığının yüz milyonlarca dereceye ulaşması gerekir. Üstelik hedefin çoğunun reaksiyona girebilmesi için bu ısıtmanın çok kısa sürede gerçekleştirilmesi gerekiyor. /Eğer yavaşça ısıtırsak, hedefin yanmadan buharlaşması için zaman olacaktır./ Hesaplamalar ve deneyler, hedefe saniyenin milyarda biri kadar bir sürede bir milyon joule'lük enerjinin yatırılması gerektiğini göstermektedir. Böyle bir dürtünün gücü 200 bin Krasnoyarsk hidroelektrik santralinin gücüne eşittir. Ancak saniyede 100 hedefi patlatırsak güç tüketimi o kadar da büyük olmayacak - 100 bin kilovat. Kundaklama sorununa ilk çözüm ünlü Sovyet fizikçisi Basov tarafından bulundu. Gerekli gücün gerçekten yoğunlaşabileceği bir lazer ışınıyla hedefleri ateşe vermeyi önerdi. Bu alanda yoğun çalışmalar yürütülüyor ve yakın gelecekte bu prensiple çalışan ilk termonükleer enerji santralleri devreye girecek. Bu sorunu çözmek için başka seçenekler de var, ancak bunlar henüz çok fazla araştırılmadı.

İkinci sorun ise yanma odası sorunudur. Hedeflerimiz yandığında, yüksek enerji ve güçlü elektromanyetik radyasyon taşıyan çok sayıda temel parçacık oluşacak ve tüm bunlar her yöne dağılacaktır. Ve mümkün olduğu kadar çok reaksiyon ürününü tek bir yöne - roketimizin hareketine karşı - yönlendirmemiz gerekiyor, ancak bu durumda roket hız kazanabilecektir. Bu sorunu ancak manyetik alan yardımıyla çözebiliriz. Belirli bir kuvvetteki manyetik alan, reaksiyon ürünlerinin yörüngelerini değiştirebilir ve onları istenilen yöne yönlendirebilir. Böyle bir alan oluşturabiliriz.

Üçüncü sorun ise radyatör sorunudur. Elektromanyetik radyasyon manyetik alan tarafından kontrol edilemez. Bu radyasyon, motorun yapısal elemanları tarafından emilir ve ısıya dönüştürülür ve bu ısının uzaya bırakılması gerekir. Aşırı ısının uzaklaştırılması genellikle radyatörler (ısı borularından oluşan büyük ince plakalar) ve ısının uzun mesafelere aktarılmasına izin veren basit cihazlar kullanılarak gerçekleştirilir. Ancak bizim koşullarımız için böyle bir sistemin kütlesinin caydırıcı derecede büyük olduğu ortaya çıkıyor.

Burada da çözüm bulundu. Isıyı serbest bırakmak için yüksek sıcaklığa ısıtılan küçük katı parçacıkların veya sıvı damlacıkların akışlarının kullanılması önerilmiştir. Bu tür cihazlar yeni, ancak oldukça uygulanabilir.

Motorumuzu tasarlarken daha birçok sorun ortaya çıkacak, ancak bunların hepsi çözülebilir ve daha da önemlisi, bilim ve teknolojinin mevcut gelişme düzeyinde çözülebilir.

Motoru bir bütün olarak hayal edelim. Bir yanma odasına dayanmaktadır - onlarca metre büyüklüğünde kesik bir koni. Bu koninin ekseninde saniyede 100 kez, her biri birkaç ton TNT şiddetinde termonükleer patlamalar meydana gelir. Jet akımı koninin geniş tabanından akar. Bu koni iki halka solenoidden oluşur. Duvar yok. Koninin içinde güçlü bir manyetik alan vardır. Üst solenoid, bir lazer ateşleme sistemi, yanma odasına hedefleri beslemek için bir sistem ve lazer kurulumuna güç sağlamak için gerekli elektriği seçmek için bir sistem içerir. /Bunun için patlama enerjisinin bir kısmı alınır./ Koninin yan generatörleri boyunca sıvı akışları akar - bu bir radyatördür. Gerekli itişi sağlamak için roketimize bu tür yaklaşık 200 motor takmamız gerekecek.

Tahrik sistemini yaptık. Şimdi yük hakkında konuşalım. Cihazımız insanlı olacaktır. Bu nedenle asıl kısım yaşanabilir bölme olacaktır. Dambıl şeklinde yapılabilir. "Dambıl" iki ila üç yüz metre arasında ölçülecektir. Yapay yerçekimi oluşturmak için enine ekseni etrafında dönecektir. Mürettebatı kozmik radyasyondan koruyacak termonükleer yakıtla her tarafı çevrelenecek. Yük, yaşanabilir bölmeye ek olarak bir güç kaynağı sistemi, bir iletişim sistemi ve yardımcı sistemler içerecektir.

Gördüğünüz gibi, yıldızlararası bir uzay gemisi inşa etmede imkansız olan hiçbir şey yoktur, sadece çok fazla karmaşıklık vardır. Bütün sorunlar aşılabilir. Şimdi sizlere ön tasarım sonucunda elde edilen geminin özelliklerini tanıtacağım.

Başlangıçtaki ağırlık		milyon ton
Motor ağırlığı		bin ton
Yük ağırlığı		bin ton
Azami hız		ışık hızı
Uçuş zamanı		yıllar
Mürettebat	1000	İnsan

Böyle bir gemi Alpha Centauri sistemine uçmamızı sağlayacak.

Lütfen dikkat edin - sadece uçun. Geri dönemeyecek. Aynı tasarımı koruyarak geri dönebilmemiz için gemimizin başlangıçta 8 milyar ton ağırlığında olması gerektiğini hesaplamak kolaydır. Bu açıkça yeteneklerimizi aşıyor. Peki neden geri döndün? Tüm yeni ve çok büyük bilgileri radyo yoluyla iletebiliriz. Ve Alpha Centauri sisteminde kalmamız, gezegenlere inmemiz ve onları keşfetmeye başlamamız gerekecek.

Bunu nasıl yapacağız? Böyle bir olasılık var mı? Evet bende var. Diyelim ki güneş sisteminden yüz gemi fırlatıyoruz. Yüz bin gönüllü. 60 yıl içinde onlar, çocukları ve torunları Alpha Centauri sistemine ulaşacak ve keşif için en uygun gezegenin etrafında yörüngeye girecekler. Keşiften sonra insanlar tüm gezegeni yeniden yaratmaya başlayacak çünkü Dünyamızın bir kopyası olması pek mümkün değil. Eğer hava çok sıcaksa toz perdesi ile yıldızdan kapatabilirsiniz. Eğer hava çok soğuksa büyük ve çok hafif aynalar kullanarak ona ilave enerji yönlendirebiliriz, bunları yapabiliriz. Biz de atmosferi değiştirebiliriz. Örneğin, Carl Sagan'ın yapmayı önerdiği gibi, yakın zamanda K.U. Chernenko'ya uzayın askerileştirilmesine yönelik planlarla ilgili endişelerini dile getirdiği bir mektup gönderen kişi. Chernenko'nun cevabı o zamanlar tüm gazetelerde yayınlandı./ - karbondioksiti emecek ve oksijeni serbest bırakacak özel olarak seçilmiş mikroorganizmaların başka bir gezegenin atmosferine atılmasını önerdi. Prensip olarak, üreyebilen / çoğalabilen / herhangi bir gezegenin atmosferini ve yüzey katmanını hızla yeniden oluşturabilen yapay mekanizmalar da yaratabiliriz. Bunların hiçbiri kolay değil ama mümkün. Yeni sisteme az çok alıştığımızda, bir sonraki adımı atabiliriz - aynı hedeflere sahip yeni bir yıldız sistemine yeni bir gemi filosu fırlatabiliriz.

Ve benzeri. Ve şimdi - en önemli şey. Doruk. Bu şekilde davranarak YEDİ MİLYON YILDA tüm Galaksimize hakim olabiliriz. Evren ölçeğinde yedi milyon yıl önemsiz bir dönemdir. Ve yedi milyon yıl sonra, milyarlarca gezegen sistemine sahip bu devasa sistem olan Galaksimizin tamamı, İnsanlığın büyük evi haline gelecek. Bu, uğruna çalışmaya değer bir hedeftir. Elbette burada çözümlerden çok çeşitli türden sorunlar var. Ama tekrar ediyorum bunların hepsi çözülebilir. Ve bunlara izin verileceğinden hiç şüphem yok.

İnsanlığı bu parlak yolunda durdurabilecek tek şey nükleer savaştır. İnsanlığın yıldızlara ulaşmasını sağlayan aynı yol, onu daha yolculuğunun başında yok edebilir. Elbette sizi barış için kışkırtmaya ihtiyacım yok. Ancak size, artık İnsanlığın barışçıl geleceği için aktif bir mücadelenin, yalnızca hayatlarımızı değil, aynı zamanda İnsanlığımızın geniş geleceğini de kurtarabilecek tek şey olduğunu hatırlatmama izin vereceğim.

Bir yıldıza uçmak mümkün mü? En azından en yakın olanı?

Bilim ve teknolojinin gelişimi bir dalgaya benzer. Tam olarak değil. Yine evet ve yine hayır. Ama sonunda hala Evet!

Yıldızlara uçmak mümkün mü?

En azından en yakınındakine?

İMKANSIZ DEĞİL. Asla! Milyarlarca, milyarlarca ton yakıta ihtiyaç var. Ve tüm bunları yörüngeye taşımak için hayal edilemeyecek miktarda yakıt. İmkansız.

EVET MÜMKÜN. Sadece 17 gram antimaddeye ihtiyaç var.

İMKANSIZ DEĞİL. 17 gram antimadde 170 trilyon dolar değerinde!

EVET MÜMKÜN. Antimaddenin fiyatı sürekli düşüyor. NASA'ya göre 2006 yılında 1 gramın değeri 25 milyar dolar değerindeydi.

İMKANSIZ DEĞİL. 100 gram antimadde üretseniz ve onu şimdiki gibi 1000 saniye değil, yıllarca saklamayı öğrenseniz bile. Önemli değil. 17 gram antimadde, Hiroşima'ya atılan 22 atom bombasına eşdeğerdir. Kimse lansman sırasında bu tür riskler almanıza izin vermez. Sonuçta antimadde için bir tuzak, kendi içinde ne kadar güvenilir olursa olsun, yok edildiğinde antimadde madde ile etkileşime girecektir. Ve trajediden kaçınılamaz.

EVET MÜMKÜN. NASA, "en çılgın" enstitüde de olsa bir antimadde toplayıcı sipariş etti http://www.membrana.ru/particle/2946. Sonuçta Güneş Evreninde antimadde var. Ve hesaplanan motorlar ışık hızının %70'i kadar hızlara ulaşma kapasitesine sahiptir http://ria.ru/science/20120515/649749893.html. Yani yıldızlara uçuş yavaş yavaş temel bilimin elinden uygulamalı bilimin eline geçiyor.

Gözden kaçan bir noktanın altını çizmek istiyorum. Birçok kişi oraya nasıl gidileceğini söylüyor? Belirli bir sürede bir yıldıza uçmak için ne tür bir yakıta ihtiyaç vardır? (örneğin, α - Centauri'ye olan mesafe yaklaşık 4.365 ışıkyılıdır).

Bu sorulara kendi bakış açımdan cevap vermeye çalışacağım. Oraya nasıl gidilir? Şu anda en uygun yıldız gemisinin Dünya gezegenimiz olduğunu söyleyebilirim. Dünya'da bir kişinin ve çevresindeki dünyanın bir yıldız seferinde hayatta kalması için ihtiyaç duyduğu her şey var. Belirli bir sürede bir yıldıza uçmak için ne tür bir yakıta ihtiyaç vardır?

Cevabım şu şekilde olacaktır. Yıldız gemisinin yakıtı güneş enerjisi ve ısı olacak. Güneş, belirli bir zamanda en güçlü ve dayanıklı enerji kaynağıdır. Güneş yanarken ve Dünyamıza sıcak ışınlar sağlarken, yıldız gemimiz Güneş'in önderliğinde uzayda ilerlemeye devam ediyor.

Uzay yolculuğumuzun yaklaşık hesaplamalarını yaptım. Güneş enerjisi yakıtı tükenmeden önce yıldız gemimizde ne kadar süre uçacağız? Güneş'in yanacak yaklaşık 4,57 milyar yılı kaldı. Bu süre zarfında Dünya üzerinde Samanyolu galaksimizin merkezi etrafında yaklaşık 18 yörüngede uçacağız. Güneş'in ömrü ve Güneş'in galaksi merkezi etrafındaki dönüş hızı dikkate alındığında galaksilerin merkezi etrafında kat edilen mesafe yaklaşık 220 km/s'dir. Yıldız keşif yolumuz 3,17·10^19 km = 3,3514·10^6 ışık yılı olacaktır. Uzay yolculuğumuz sırasında yıldız gemisi (Dünya gezegeni) yakınımızdaki M31 galaksisine (Andromeda Bulutsusu) ulaşmış olacaktı. Biz ve Dünyamız her gün 19.008.000 km uçuyoruz. Hayatımız boyunca Dünya adlı gemimizle uzayda yolculuk ettik...

Teşekkür ederim!!!

Çalışmayacak. Zaten Andromeda galaksisinde olmamıza rağmen yıldızlararası mesafeler olduğu gibi olacak. Sonuçta Galaksinin şu anda içinde yaşadığımız bileşeninde çok az değişiklik olacak. Ancak buradaki en önemli şey, 4,5 milyar yıl sonra, umarım hafta sonları kuasarları hayranlıkla izlemek için uçuyor olacağız. Ve prensipte artık buna ihtiyacımız olmayacak

Nikolai! Cevabınız temelde Folko'nun önerisiyle örtüşüyor. Dünya'da oturuyoruz ve onunla Galaksinin etrafında dolaşıyoruz. Ancak bana göre bu seçenek biraz pervasız. Öncelikle Galaksi boyunca Güneş'le birlikte hareket ettiğimiz için diğer yıldızlara yaklaşma şansımız pek yok. Bu, onları yakından inceleyemeyeceğimiz anlamına geliyor. Eğer böyle bir şans doğarsa o zaman çok zor zamanlar geçireceğiz. Evinizi diğer yıldızlardan uzak tutmak daha iyidir.

Bu bağlamda, güneş sistemimizde deyim yerindeyse “daha ​​iyi bir yer edinmek için” evde kalmanın en iyi strateji olmadığı ortaya çıkıyor. Dünyamıza çok az şey olabilir. Bu nedenle, her ihtimale karşı, yaşayacak yeni bir yer bulma konusunda önceden endişelenmek daha iyidir. Elbette gökbilimcilerin bir teleskopun yanına oturup çok dolaylı verilere dayalı modeller oluşturmanın daha iyi olduğunu anlıyorum. Ancak, en hafif deyimiyle bu yol pek bilgilendirici değildir. Güneş sistemi dışındaki diğer nesneler hakkında doğrudan yerinde bilgi almak daha iyidir. Eminim Dünya'dan asla göremeyeceğiniz kadar “mucizeyi” görebileceksiniz. Bu bağlamda, Amerika'nın Ay'a yaptığı keşif gezileri öncelikle şüphelidir. Neredeyse yeni hiçbir şey keşfetmediler. Bu beni şüpheye düşürüyor.

Aslında Viktor Mihayloviç, biraz farklı bir şeyi kastetmiştim. İlk önce güneş sistemi içinde rahat olmanız gerektiğine inanıyorum. Buna paralel olarak insanlığın, makul bir zaman dilimi içerisinde yıldızlararası mesafelerin kesişimini gerçekleştirmemize yardımcı olacak fiziksel ve ardından teknik fikirlere ulaşacağını düşünüyorum. Onlar. Her şeyin bir zamanı olduğuna inanıyorum.

Yaşam için yedek palet planına gelince, Mars ve Venüs var ve dev gezegenlerin uyduları Merkür de uygundur.

Seryozha! Her şeyin bir zamanı var, mesele bu değil. Uzayda veya başka bir şekilde ışık hızına yakın veya ondan daha yüksek hızlarda seyahat etmenin bir yolunu icat edene kadar, elimizden geldiğince Güneş Sisteminde yaşıyoruz. Ancak yıldızlara, en azından en yakın olanlara uçmanın bir yolu göründüğünde, bunu yapacak meraklılar hemen ortaya çıkacaktır. Yani, “İlk yıldıza kadar bekliyoruz…” Nikolai, Dünya'nın üzerinde ataletle uçmayı teklif ediyor. Burada hemfikiriz. Yani hiçbir şeye uçmayacağız ve uçacaksak da uçmasak daha iyi olur.

Mars, Venüs veya Merkür'e gelince anlamıyorum. Orada, Mars'ta bile yaşayamayacağız. Mars'ın hâlâ yaşanabilir bir gezegene dönüştürülebilmesi gerekiyor. Ve Venüs ve Merkür hakkında - burası gerçekten kötü. Eğer gezegenleri terörize etmeyi öğrenirsek o zaman diğer yıldızlara uçabileceğimizi düşünüyorum. Bu görevler artık karşılaştırılabilir karmaşıklıkta görünmektedir.

Bir yıldıza uçmak 5 yıl sürerken, Dünya'da 50-100 yıl sürecektir. Strugatsky destanındaki Bykov gibi insanların böyle bir şeyi yapmaya hazır olduğu zamanlar (muhtemelen) geride kaldı. Ancak oraya zamanında varacak şekilde uçmak, ancak tanıdık dünyaya dönmek daha kolaydır. Üstelik gezegenlerin olduğu, tercihen yeşil, tercihen taş olan yerlere uçmanız gerekiyor, oksijenli bir atmosfer güzel olur. Ve 30 adetlik bir yarıçap içinde bu tür insanların olduğu bir gerçek değil. Sırf oraya varmak için uçmanın pek bir anlamı yok. Bundan çok az bilimsel sonuç elde edeceksiniz, oradaki misyonun yıldız hakkında öğrendiği her şey, görev oraya uçtuktan ve oradan sinyal geldikten sonra bu veriler geçerliliğini yitirecek.

Merkür'e gelince, kutup bölgelerinde yaşayabilirsiniz, suyun olduğu ve nispeten düşük sıcaklıkların olduğu oldukça fazla alan var. Venüs balon veya benzeri bir şeydir. Mars - kutup bölgelerinde kubbeli şehirlerin inşası, neden olmasın? Önümüzdeki 50-100 yıl içinde büyük kapalı konut tesisleri inşa etme teknolojisinin bunu karşılayabilecek seviyeye ulaşacağına inanıyorum.

Seryozha! Bugün bilinen fizik çerçevesinde tartıştığınızı anlıyorum. Eğer SRT'ye güvenirseniz o zaman söylediğiniz gibi olacaktır. Kendi zamanınızda 5 yıl uçmak, ışık hızına yakınlığınıza bağlı olarak Dünya sisteminde onlarca, yüzlerce yıl olacaktır. Ancak SRT büyük olasılıkla genel bir teori değildir. Ek boyutlar varsa, ışık hızı hidrodinamikte bir tür ses hızı statüsüne sahip olacaktır. Bu nedenle, soruna daha geniş bir açıdan bakmamız gerektiğini düşünüyorum; özellikle de ek boyutların varlığına dair kanıtlar, henüz doğrudan elde edilmemiş olsa da, fizikteki tüm araştırmaların giderek daha önemli bir yönü haline geliyor. Bu yönde çalışmamız gerekiyor.

Işık hızı eşiğini aşmayı başarırsanız bir sonraki hız sınırı bunun çok ötesinde olabilir. Bu da en yakın yıldızlara saatler ve dakikalar içinde ulaşmanın mümkün olduğu anlamına geliyor. Ve bu farklı bir durum. Bu arada elbette en yakın yıldızlara uçuş modelleri oluşturma konusunda sınırlıyız.

Merkür'e gelince, bir bütün olarak insanlık orada yaşamayacaktır. Ve çok az su var ve alan çok sınırlı ve sıcaklığın yanı sıra devasa bir radyasyon da var. İhtiyacınız olan her şeyi bir yerden alırsanız, Venüs'ün kükürt bulutlarında da yaşayabilirsiniz. Ancak Dünya yoksa onu alabileceğimiz hiçbir yer de olmayacak. Mars'ta da durum aynı. Dünya hariç her yerde (şimdilik!) üç sorun var: oksijen, su, radyasyon.

Antimadde motorlu bir gemi inşa etmek daha da ilginç. Hesaplanan özellikler, ışık hızının% 70'i kadar hıza sahip bir motor oluşturmaya müdahale etmediğinden ve bu hızda zaman ve uzayın paradokslarını pratikte incelemek mümkündür. Peki %70, derin fizik yasalarını ortaya çıkarmak için yeterli mi?

Antimadde motorlu bir gemi inşa etmek daha da ilginç.

Projede bile böyle bir motor yok. Ama olsa bile yakıt yoksa nasıl test edilecek. Bazı fizikçilerin antimaddenin gram cinsinden elde edilebileceği yönündeki spekülasyonları ise sadece spekülasyondan ibarettir. Oluşturulması, bakımı ve kullanımıyla ilgili teknik olarak tek bir sorun çözülmedi.

Nükleer enerji yaratma gibi çok daha basit bir problemin hâlâ çok büyük maliyetler gerektirdiğini hatırlatmama izin verin. Bir nükleer roket motoru yaratıldı, ancak stand şeklinde ve hiç uçmadı. Nükleer tesislerden daha zor ama yine de çok daha kolay olan, geleneksel yüksek sıcaklıktaki plazmanın hapsedilmesi sorunu, antimaddenin hapsedilmesi probleminden çözülmedi. Buna, çeşitli parçacıklar ve tozlarla dolu bir alanda ışık hızına yakın bir hızda hareket etmeyle ilgili bir sürü çözülmemiş sorun da ekleniyor. Dolayısıyla böyle bir geminin inşası umutsuz bir projedir. Sorunun kökten farklı bir şekilde çözülmesi gerekiyor.

Skolkovo'nun "sürekli hareket makinesi" başvurusunu kabul ettiği bilgisini buldum. Tamam, buna “Vakum Enerjisi Alma Tesisatı” diyorlardı. Ama hayır - “sürekli hareket makinesi”. http://lenta.ru/news/2012/10/22/inf/ Yani aslında bireysel fizikçilerin söylediği her şey bilimsel temelli bilgi değildir.

Nano gemi fikrinin kendisi ilginçtir. Ancak motorlarda aşılmaz bir sorun var. Örneğin, Dünya yörüngesinden Mars'a kimyasal yakıt kullanarak, faydalı yük olmadan bile fırlatılan bir roket küçük olamaz. Ve diğer motorlar da uygun değildir. Boyuta göre. Tüm anlam kaybolur. Bu durumda tek rakip antimaddedir.

Eğer bir antimadde toplayıcı zinciri - onun deposu - nanouzay gemileri inşa edersek, Yakın Uzay'ın keşfi farklı bir hızda ilerleyecektir. Ama görünüşe göre bu sadece ilginç bir fikir.

Bu paradokslar, LHC de dahil olmak üzere ışık hızının 0,999999 hızına ulaşan yer tabanlı hızlandırıcılar üzerinde incelenebilir. Bu konu hakkında bu hızlarda uzay uçuşlarının yapılabilirliği. Folko'nun daha önce de söylediği gibi, önemli bir konu Alınan araştırma bilgilerinin Dünya'ya aktarılması. Nanoanteni ve nanoenerjileri olan bir nanogemi için radyo iletiminin etkili olması pek olası değildir. Diğer bir yol da ışık hızının 0,7 katı hızla Dünya'ya bilgi içeren bir kapsül göndermek, ancak bu daha da uzun sürecek.

Sol şöyle yazıyor:

0,999999 ışık hızında çalışın.

Başka bir bakış açısı da makul ve iyimser görünüyor:

zhvictorm yazıyor:

Hoşçakal Biz icat edilmedi uzayda seyahat etmenin yolu veya başka bir şekilde hızlarda... ışık hızından daha yüksek. Ancak bir yol olur olmaz yıldızlara uçmak...

İvan yazıyor:

Eğer dünyevi uygarlık için yalnızca bu tür hızlar mevcutsa veya hatta ışık hızının% 70'i kadarsa, o zaman gerçekten yalnızca hakkında konuşabiliriz. uzay uçuşlarının yapılabilirliği.

Evet. Daha doğrusu böyle bir durumda genel olarak uygunsuz(uzun mesafeler). Bulmak gerek yeni fiziksel fikirler uzay-zamanın yapısını daha derin bir düzeyde açıklıyor ve dolayısıyla ışık hızıyla ilişkili sınırlamayı aşma olasılığını açıklıyor.

Genel olarak fikir uzay nanogemileri- ilginç!

En yakın yıldızın etrafındaki alanı incelemek ve muhtemelen doldurmak için, hem ışık hızının% 70'i kadar bir hız hem de yakıt biçimindeki doğal bir kaynağın kullanılması zarar vermeyecektir.

Müdahale etmekten zarar gelmez ama bunları nereden alabilirim? Henüz ışık hızının %70'ine nasıl ulaşacağımızı bilmediğimiz gibi, güneş sisteminde 10-20 km/s hızlarda aktif navigasyonun nasıl gerçekleştirileceğini de bilmiyoruz.

Yakıtla ilgili olan da tam olarak budur. Antimadde, özellikle de bu maddenin dolarla ifade edilen maliyeti hâlâ saf bir fanteziden ibaret. Şimdi yapabilecekleri belki birkaç yüz antihelyum atomudur, hepsi bu. Üstelik saniyenin çok küçük kesirleri boyunca var oluyorlar. Yani her şey hâlâ hayal ürünü. Henüz hakkında hiçbir şey bilmediğimiz yıldızlara tamamen farklı şekillerde ulaşmamız gerekeceğini düşünüyorum.

Tabii ki projelerşu ana kadar daha çok K.E.'nin bile seviyesine benzemiyorlar. Tsiolkovsky ve N.I. Kibalchich. Ancak bu alanda daha fazla çalışmanın önünde herhangi bir temel engel görmüyorum. Üstelik şunu söylüyorum TEMEL'den bilim antimadde sorunsuz bir şekilde geçiş yapıyor UYGULAMALI. Ve modern deneysel fiziğin maliyeti de hesaba katıldığında, PRATİK uygulamalar uzay araştırmaları için antimaddeye çok daha iyi sahip olacak. Işık hızının %70'i rakamı elbette hesaplanıyor. Ancak hesaplamaların kendisi mevcut bilgi düzeyine dayanmaktadır.

Prokofiev E.P.'nin düşüncelerine gelince. bu durumda nanoteknolojileri ve antimadde teknolojilerini birleştirmeye yönelik önerileri özellikle ilginç ve umut verici görünüyor. Antimadde motorlu nanogemilerin yaratılması. Daha sonra mevcut antimadde miktarı oldukça hızlı bir şekilde Uranüs'e uçacak. Nanotoplumun bir üyesi olduğu göz önüne alındığında muhtemelen neden bahsettiğini biliyordur.

Folko şöyle yazıyor:

Neden yıldızlara uçmamız gerekiyor? Bana öyle geliyor ki burada Güneş'in "esaretinde" bir yer edinmek çok daha önemli.

Bu, hayatta bilge, duyarlı ve rasyonel bir kişiye yönelik bir sorudur. Moskova Devlet Üniversitesi'nin kurucusunun umutsuzca modası geçmiş olduğunu düşünüyor musunuz?

“Yıldızlarla dolu uçurum açıldı! Yıldızların sayısı yok, uçurumun dibinde!” M.V. Lomonosov.

Elbette Moskova ciddi umutlar sunuyor ama öyle bir taşra köyü var ki Veshkaima V Ulyanovsk bölgesi. Bu harika yerde, ev yapımı bir teleskop yapan ve uzak yıldızları manevi hayranlıkla izleyen rüya gibi bir çocuk yaşıyordu. Öğretmenler ve veliler gece astronomik gözlemlerini yasaklamaya çalıştılar, sınıf arkadaşları anlamadı ama herkes bu çocuğun olağanüstü kararlılığını hissetti ve... yanlarında böyle bir "eksantrik" yaşadığını söyleyerek gurur duydu.

Ünlü besteciye hevesli bir müzisyen şu sözlerle geldi: "Senin gibi çalmayı öğrenmek istiyorum." Maestro şaşırır: "Tıpkı benim gibi mi? Senin yaşındayken, ilahi müzik yaratmayı ve Tanrı gibi çalmayı hayal ettim... ve çok az şey başardım. Eğer kendine böyle sıradan bir hedef koyarsan sana ne olacak?"

> > En yakın yıldıza yolculuk ne kadar sürer?

Anlamak, en yakın yıldıza ne kadar sürede uçulur: Güneş'ten sonra Dünya'ya en yakın yıldız, Proxima Centauri'ye olan mesafe, fırlatmaların açıklaması, yeni teknolojiler.

Modern insanlık, kendi güneş sistemini keşfetmeye çaba harcıyor. Peki komşu bir yıldıza keşif yapmaya gidebilir miyiz? Ve kaç tane En yakın yıldıza yolculuk ne kadar sürer?? Bunun cevabını çok basit bir şekilde verebilir veya bilim kurgunun derinliklerine inebilirsiniz.

Günümüz teknolojisi açısından bakıldığında gerçek rakamlar meraklıları ve hayalperestleri korkutacaktır. Uzayda mesafelerin inanılmaz derecede geniş olduğunu ve kaynaklarımızın hala sınırlı olduğunu unutmayalım.

Dünya gezegenine en yakın yıldızdır. Bu, ana dizinin ortadaki temsilcisidir. Ancak etrafımızda yoğunlaşmış çok sayıda komşu var, dolayısıyla artık bütün bir rota haritası oluşturmak mümkün. Ama oraya varmak ne kadar sürer?

Hangi yıldız en yakın

Dünya'ya en yakın yıldız Proxima Centauri'dir, dolayısıyla şimdilik hesaplamalarınızı onun özelliklerine göre yapmalısınız. Alfa Centauri üçlü sisteminin bir parçasıdır ve bizden 4,24 ışıkyılı uzaklıkta bulunmaktadır. İkili yıldızdan 0,13 ışıkyılı uzaklıkta bulunan izole bir kırmızı cücedir.

Yıldızlararası yolculuk konusu açıldığında herkesin aklına hemen warp hızı ve solucan deliklerine atlama geliyor. Ancak hepsi ya ulaşılamaz ya da kesinlikle imkansızdır. Ne yazık ki, herhangi bir uzun mesafe görevi birden fazla nesil alacaktır. Analize en yavaş yöntemlerle başlayalım.

Bugün en yakın yıldıza yolculuk ne kadar sürer?

Mevcut ekipmanlara ve sistemimizin limitlerine göre hesaplama yapmak kolaydır. Örneğin, Yeni Ufuklar misyonunda hidrazin monopropellantla çalışan 16 motor kullanıldı. Oraya varmak 8 saat 35 dakika sürdü. Ancak SMART-1 misyonu iyon motorlarına dayanıyordu ve dünyanın uydusuna ulaşması 13 ay iki hafta sürdü.

Bu da birden fazla araç seçeneğimiz olduğu anlamına geliyor. Ayrıca dev bir yerçekimsel sapan olarak da kullanılabilir. Ancak o kadar uzağa gitmeyi planlıyorsak olası tüm seçenekleri kontrol etmemiz gerekir.

Artık sadece mevcut teknolojilerden değil, aynı zamanda teoride yaratılabilecek teknolojilerden de bahsediyoruz. Bazıları zaten görevlerde test edildi, bazıları ise yalnızca çizim biçiminde.

İyonik güç

Bu en yavaş yöntemdir ancak ekonomiktir. Sadece birkaç on yıl önce iyon motorunun harika olduğu düşünülüyordu. Ancak artık birçok cihazda kullanılıyor. Örneğin SMART-1 misyonu onun yardımıyla Ay'a ulaştı. Bu durumda güneş panelli seçenek kullanıldı. Böylece sadece 82 kg ksenon yakıtı harcadı. Burada verimlilikte kazanıyoruz ama kesinlikle hızda kazanmıyoruz.

İyon motoru ilk kez Deep Space 1'de kullanıldı ve (1998)'e uçtu. Cihaz, yalnızca 81,5 kg itici gaz kullanan SMART-1 ile aynı tip motoru kullanıyordu. 20 aylık yolculuk boyunca 56.000 km/saat hıza ulaşmayı başardı.

İyon tipinin roket teknolojisine göre çok daha ekonomik olduğu düşünülmektedir çünkü patlayıcının birim kütlesi başına itme kuvveti çok daha yüksektir. Ancak hızlanması çok zaman alır. Eğer bunların Dünya'dan Proxima Centauri'ye seyahat etmek için kullanılması planlansaydı, çok fazla roket yakıtına ihtiyaç duyulurdu. Yine de önceki göstergeleri temel alabilirsiniz. Yani cihaz 56.000 km/saat hızla hareket ederse 2.700 insan neslinde 4,24 ışık yılı mesafe kat edecek. Bu nedenle insanlı bir uçuş görevinde kullanılması pek olası değildir.

Elbette çok miktarda yakıtla doldurursanız hızı artırabilirsiniz. Ancak varış zamanı yine de standart bir insan ömrüne mal olacak.

Yer çekiminden yardım

Bu, rotayı ve hızı değiştirmek için yörünge ve gezegensel yerçekimini kullanmanıza olanak tanıdığı için popüler bir yöntemdir. Hızı artırmak için genellikle gaz devlerine seyahat etmek için kullanılır. Mariner 10 bunu ilk kez denedi. Ulaşmak için Venüs'ün yerçekimine güvendi (Şubat 1974). 1980'lerde Voyager 1, Satürn ve Jüpiter'in uydularını kullanarak saatte 60.000 km hıza ulaştı ve yıldızlararası uzaya girdi.

Ancak yerçekimi kullanılarak elde edilen hız rekorunun sahibi, 1976'da gezegenler arası ortamı incelemek üzere yola çıkan Helios-2 misyonuydu.

190 günlük yörüngenin yüksek dış merkezliliği sayesinde cihaz 240.000 km/saat hıza çıkabildi. Bu amaçla yalnızca güneş yerçekimi kullanıldı.

Eğer Voyager 1'i 60.000 km/saat hızla gönderirsek 76.000 yıl beklememiz gerekecek. Helios 2 için bu 19.000 yıl sürecekti. Daha hızlı ama yeterince hızlı değil.

Elektromanyetik sürücü

Başka bir yol daha var - 2001 yılında Roger Shavir tarafından önerilen radyo frekansı rezonans motoru (EmDrive). Elektromanyetik mikrodalga rezonatörlerinin elektrik enerjisini itme kuvvetine dönüştürebilmesi gerçeğine dayanmaktadır.

Geleneksel elektromanyetik motorlar belirli türde bir kütleyi hareket ettirmek üzere tasarlanırken, bu motor reaksiyon kütlesini kullanmaz ve yönlendirilmiş radyasyon üretmez. Bu tür, momentumun korunumu yasasını ihlal ettiği için büyük miktarda şüpheyle karşılandı: Bir sistem içindeki momentum sistemi sabit kalır ve yalnızca kuvvetin etkisi altında değişir.

Ancak son deneyler yavaş yavaş destekçi kazanıyor. Nisan 2015'te araştırmacılar, diski vakumda başarıyla test ettiklerini (bu da diskin uzayda çalışabileceği anlamına geliyor) duyurdular. Temmuz ayında motorun kendi versiyonunu zaten yapmışlardı ve gözle görülür bir itme kuvveti keşfettiler.

2010 yılında Huang Yang bir dizi makaleye başladı. Daha yüksek giriş gücünün (2,5 kW) ve itme koşullarının (720 mN) test edildiğini bildirdiği son çalışmayı 2012 yılında tamamladı. 2014 yılında ayrıca sistemin işlevselliğini doğrulayan dahili sıcaklık değişikliklerinin kullanımına ilişkin bazı ayrıntılar da ekledi.

Yapılan hesaplamalara göre böyle bir motora sahip bir cihaz, Plüton'a 18 ayda uçabiliyor. Bunlar önemli sonuçlar çünkü New Horizons'ın harcadığı zamanın 1/6'sını temsil ediyorlar. Kulağa hoş geliyor ama öyle olsa bile Proxima Centauri'ye yolculuk 13.000 yıl sürer. Üstelik etkinliğine hâlâ %100 güvenimiz yok, dolayısıyla geliştirmeye başlamanın bir anlamı yok.

Nükleer termal ve elektrik ekipmanları

NASA onlarca yıldır nükleer itkiyi araştırıyor. Reaktörler, sıvı hidrojeni ısıtmak ve onu iyonize hidrojen gazına (plazma) dönüştürmek için uranyum veya döteryum kullanır. Daha sonra itme kuvveti oluşturmak için roket nozulundan gönderilir.

Bir nükleer roket santrali, ısıyı ve enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren aynı orijinal reaktöre sahiptir. Her iki durumda da roket, itiş gücü oluşturmak için nükleer fisyona veya füzyona dayanır.

Kimyasal motorlarla karşılaştırıldığında birçok avantaj elde ediyoruz. Sınırsız enerji yoğunluğuyla başlayalım. Ayrıca daha yüksek çekiş garanti edilir. Bu, yakıt tüketimini azaltacak ve bu da fırlatma kütlesini ve görev maliyetlerini azaltacaktır.

Şu ana kadar tek bir nükleer termal motor çalıştırılmadı. Ama birçok kavram var. Geleneksel katı tasarımlardan sıvı veya gaz çekirdeğe dayalı olanlara kadar çeşitlilik gösterirler. Tüm bu avantajlara rağmen, en karmaşık konsept bile maksimum 5000 saniyelik spesifik itici güce ulaşıyor. Gezegenin 55.000.000 km uzakta olduğu bir noktaya ("muhalefet" konumu) seyahat etmek için böyle bir motor kullanırsanız, bu 90 gün sürecektir.

Ama Proxima Centauri'ye gönderirsek ışık hızına ulaşması yüzyıllar alacak. Bundan sonra seyahat etmek birkaç on yıl, yavaşlamak ise yüzyıllar alacak. Genel olarak süre bin yıla indirilir. Gezegenler arası yolculuk için harika, ama yine de yıldızlararası yolculuk için iyi değil.

Teoride

Muhtemelen modern teknolojinin bu kadar uzun mesafeleri kat etmede oldukça yavaş olduğunu fark etmişsinizdir. Eğer bunu bir nesilde başarmak istiyorsak, çığır açıcı bir şey bulmamız gerekiyor. Ve eğer solucan delikleri hala bilim kurgu kitaplarının sayfalarında toz topluyorsa, o zaman elimizde birkaç gerçek fikir var demektir.

Nükleer dürtü hareketi

Stanislav Ulam bu fikre 1946'da dahil oldu. Proje 1958 yılında başlayıp 1963 yılına kadar Orion adı altında devam etmiştir.

Orion, yüksek spesifik itici güce sahip güçlü bir şok yaratmak için dürtüsel nükleer patlamaların gücünü kullanmayı planladı. Yani, büyük miktarda termonükleer savaş başlığına sahip büyük bir uzay gemimiz var. Düşüş sırasında arka platformda ("itici") bir patlama dalgası kullanıyoruz. Her patlamadan sonra itici yastık kuvveti emer ve itmeyi itmeye dönüştürür.

Doğal olarak, modern dünyada yöntem zarafetten yoksundur, ancak gerekli dürtüyü garanti eder. Ön tahminlere göre bu durumda ışık hızının %5'ine (5,4 x 10 7 km/saat) ulaşmak mümkün. Ancak tasarımda eksiklikler var. Böyle bir geminin çok pahalı olacağı, 400.000-4000.000 ton ağırlığında olacağı gerçeğiyle başlayalım. Üstelik ağırlığın ¾'ü nükleer bombalarla temsil ediliyor (her biri 1 metrik tona ulaşıyor).

O dönemde fırlatmanın toplam maliyeti 367 milyar dolara (bugün - 2,5 trilyon dolar) çıkacaktı. Ayrıca radyasyon ve üretilen nükleer atık sorunu da var. Bu nedenle projenin 1963'te durdurulduğuna inanılıyor.

Nükleer füzyon

Burada, itme kuvvetinin yaratılmasından dolayı termonükleer reaksiyonlar kullanılır. Döteryum/helyum-3 topakları reaksiyon bölmesinde elektron ışınları kullanılarak eylemsiz hapsetme yoluyla ateşlendiğinde enerji üretilir. Böyle bir reaktör saniyede 250 pelleti patlatarak yüksek enerjili bir plazma yaratacaktır.

Bu gelişme yakıt tasarrufu sağlar ve özel bir destek sağlar. Ulaşılabilir hız 10.600 km'dir (standart roketlerden çok daha hızlı). Son zamanlarda giderek daha fazla insan bu teknolojiye ilgi duyuyor.

1973-1978'de. Britanya Gezegenlerarası Topluluğu, Project Daedalus adında bir fizibilite çalışması oluşturdu. Bu, füzyon teknolojisine ilişkin mevcut bilgilere ve Barnard yıldızına (5,9 ışıkyılı) tek bir ömürde ulaşabilecek iki aşamalı insansız bir sondanın mevcudiyetine dayanıyordu.

İlk aşama 2,05 yıl süreyle çalışacak ve gemiyi ışık hızının %7,1'ine kadar hızlandıracak. Daha sonra sıfırlanacak ve motor çalışacak ve hız 1,8 yılda %12'ye çıkacak. Bundan sonra ikinci kademenin motoru duracak ve gemi 46 yıl yol alacak.

Genel olarak gemi 50 yıl içinde yıldıza ulaşacak. Proxima Centauri'ye gönderirseniz süre 36 yıla inecek. Ancak bu teknoloji aynı zamanda engellerle de karşılaştı. Helyum-3'ün Ay'da çıkarılması gerekeceği gerçeğiyle başlayalım. Ve uzay aracına güç veren reaksiyon, salınan enerjinin onu fırlatmak için kullanılan enerjiyi aşmasını gerektirir. Testler iyi geçmiş olsa da, yıldızlararası bir uzay aracını çalıştırabilecek gerekli enerji türüne hâlâ sahip değiliz.

Neyse parayı unutmayalım. 30 megatonluk bir roketin tek bir fırlatılmasının NASA'ya maliyeti 5 milyar dolardır. Yani Daedalus projesinin ağırlığı 60.000 megaton olacak. Ayrıca bütçeye de uymayan yeni tip termonükleer reaktöre ihtiyaç duyulacak.

Ramjet motoru

Bu fikir 1960 yılında Robert Bussard tarafından önerildi. Bu, nükleer füzyonun geliştirilmiş bir şekli olarak düşünülebilir. Füzyon etkinleştirilene kadar hidrojen yakıtını sıkıştırmak için manyetik alanları kullanır. Ancak burada, hidrojeni yıldızlararası ortamdan "çıkaran" ve yakıt olarak reaktöre boşaltan devasa bir elektromanyetik huni yaratılıyor.

Gemi hız kazanacak ve termonükleer füzyon sürecini gerçekleştirmek için sıkıştırılmış manyetik alanı zorlayacak. Daha sonra enerjiyi egzoz gazı formundaki motor enjektörü aracılığıyla yönlendirecek ve hareketi hızlandıracaktır. Başka bir yakıt kullanmadan ışık hızının %4'üne ulaşıp galaksinin herhangi bir yerine seyahat edebilirsiniz.

Ancak bu planın çok sayıda eksikliği var. Direnç sorunu hemen ortaya çıkıyor. Yakıt biriktirmek için geminin hızını artırması gerekiyor. Ancak çok büyük miktarda hidrojenle karşılaştığından özellikle yoğun bölgelere çarptığında yavaşlayabilir. Ayrıca döteryum ve trityumun uzayda bulunması oldukça zordur. Ancak bu kavram bilim kurguda sıklıkla kullanılır. En popüler örnek Star Trek'tir.

Lazer yelken

Paradan tasarruf etmek amacıyla, araçları güneş sistemi etrafında hareket ettirmek için güneş yelkenleri çok uzun süredir kullanılıyor. Hafif ve ucuzdurlar ve yakıt gerektirmezler. Yelken yıldızlardan gelen radyasyon basıncını kullanır.

Ancak böyle bir tasarımın yıldızlararası yolculukta kullanılması için, odaklanmış enerji ışınları (lazerler ve mikrodalgalar) tarafından kontrol edilmesi gerekir. Onu ışık hızına yakın bir noktaya kadar hızlandırmanın tek yolu budur. Bu konsept 1984 yılında Robert Ford tarafından geliştirildi.

Sonuç olarak güneş yelkeninin tüm faydaları devam ediyor. Lazerin hızlanması zaman alacak olsa da sınır yalnızca ışığın hızıdır. 2000 yılında yapılan bir araştırma, bir lazer yelkeninin 10 yıldan daha kısa bir sürede ışık hızının yarısına kadar hızlanabileceğini gösterdi. Yelkenin büyüklüğü 320 km ise hedefine 12 yılda ulaşacaktır. Ve bunu 954 km'ye çıkarırsanız, o zaman 9 yıl içinde.

Ancak üretimi, erimeyi önlemek için gelişmiş kompozitlerin kullanılmasını gerektiriyor. Çok büyük boyutlara ulaşması gerektiğini unutmayın, dolayısıyla fiyatı da yüksek olacaktır. Ayrıca bu kadar yüksek hızlarda kontrol sağlayabilecek güçlü bir lazer yaratmak için para harcamanız gerekecek. Lazer 17.000 terawatt'lık sabit bir akım tüketiyor. Yani anlıyorsunuz ki bu, tüm gezegenin bir günde tükettiği enerji miktarıdır.

Antimadde

Bu, sıradan olanlarla aynı kütleye ulaşan ancak zıt yüke sahip antipartiküller tarafından temsil edilen bir malzemedir. Böyle bir mekanizma, enerji üretmek ve itme kuvveti oluşturmak için madde ve antimadde arasındaki etkileşimi kullanacaktır.

Genel olarak böyle bir motor hidrojen ve antihidrojen parçacıklarını kullanır. Üstelik böyle bir reaksiyonda, termonükleer bombadakiyle aynı miktarda enerjinin yanı sıra ışık hızının 1/3'ü hızla hareket eden bir atom altı parçacık dalgası açığa çıkar.

Bu teknolojinin avantajı, kütlenin çoğunun enerjiye dönüştürülmesidir, bu da daha yüksek enerji yoğunluğu ve spesifik dürtü yaratacaktır. Sonuç olarak en hızlı ve en ekonomik uzay aracına sahip olacağız. Geleneksel bir roket tonlarca kimyasal yakıt kullanıyorsa, antimaddeli bir motor aynı eylemler için yalnızca birkaç miligram harcıyor. Bu teknoloji Mars'a yapılacak bir yolculuk için harika olurdu, ancak başka bir yıldıza uygulanamaz çünkü yakıt miktarı (maliyetlerle birlikte) katlanarak artıyor.

İki aşamalı bir antimadde roketi, 40 yıllık bir uçuş için 900.000 ton yakıt gerektirecektir. Buradaki zorluk, 1 gram antimaddenin çıkarılmasının 25 milyon milyar kilovatsaat enerji ve bir trilyon dolardan fazla gerektirmesidir. Şu anda sadece 20 nanogramımız var. Ancak böyle bir gemi, ışık hızının yarısı kadar hızlanarak Erboğa takımyıldızındaki Proxima Centauri yıldızına 8 yılda uçma kapasitesine sahip. Ancak 400 Mt ağırlığında ve 170 ton antimadde tüketiyor.

Soruna çözüm olarak “Vakum Antimateryal Roket Yıldızlararası Araştırma Sistemi”nin geliştirilmesini önerdiler. Bu, boş uzaya ateşlendiğinde antimadde parçacıkları oluşturan büyük lazerleri kullanabilir.

Fikir aynı zamanda uzaydan gelen yakıtın kullanılmasına da dayanıyor. Ancak yine yüksek maliyet anı ortaya çıkıyor. Ayrıca insanlık bu kadar miktarda antimadde yaratamaz. Madde-antimadde yok oluşu yüksek enerjili gama ışınları patlamaları yaratabileceğinden radyasyon riski de vardır. Mürettebatı sadece özel ekranlarla korumak değil, aynı zamanda motorları da donatmak gerekecek. Bu nedenle ürün pratiklik açısından yetersizdir.

Alcubierre Balonu

1994 yılında Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre tarafından önerildi. Özel görelilik teorisini ihlal etmeyecek bir araç yaratmak istiyordu. Uzay-zaman dokusunun bir dalga halinde gerilmesini önerir. Teorik olarak bu, nesnenin önündeki mesafenin azalmasına ve arkasındaki mesafenin genişlemesine neden olacaktır.

Dalganın içinde kalan bir gemi, göreceli hızların ötesine geçebilecektir. Geminin kendisi "warp balonu" içinde hareket etmeyeceğinden uzay-zaman kuralları geçerli değildir.

Hızdan bahsedersek, bu "ışıktan daha hızlıdır", ancak geminin baloncuğu terk eden bir ışık ışınından daha hızlı bir şekilde hedefine ulaşması anlamındadır. Hesaplamalar hedefine 4 yıl içinde ulaşacağını gösteriyor. Teorik olarak düşünürsek en hızlı yöntem bu.

Ancak bu şema kuantum mekaniğini hesaba katmıyor ve Her Şeyin Teorisi tarafından teknik olarak iptal ediliyor. Gereken enerji miktarına ilişkin hesaplamalar, son derece büyük bir güce ihtiyaç duyulacağını da gösterdi. Ve henüz güvenliğe değinmedik.

Ancak 2012 yılında bu yöntemin test edildiği konuşulmaya başlandı. Bilim insanları uzaydaki çarpıklıkları tespit edebilecek bir girişimölçer ürettiklerini iddia etti. 2013 yılında Jet Tahrik Laboratuvarı vakum koşullarında bir deney gerçekleştirdi. Sonuç olarak, sonuçlar yetersiz görünüyordu. Daha derine inerseniz, bu düzenin bir veya daha fazla temel doğa yasasını ihlal ettiğini anlayabilirsiniz.

Bundan ne sonuç çıkıyor? Eğer yıldıza gidiş-dönüş yapmayı umuyorsanız, oranlar inanılmaz derecede düşük. Ancak insanlık bir uzay gemisi inşa etmeye ve insanları yüzyıllık bir yolculuğa göndermeye karar verirse her şey mümkün olabilir. Tabii bu şimdilik sadece laf. Ancak gezegenimiz veya sistemimiz gerçekten tehlike altında olsaydı bilim insanları bu tür teknolojilerde daha aktif olurdu. O zaman başka bir yıldıza yolculuk bir hayatta kalma meselesi olurdu.

Şimdilik, gelecekte yıldızlararası geçişleri gerçekleştirmeyi mümkün kılacak yeni bir yöntemin ortaya çıkacağını umarak yalnızca yerel sistemimizin geniş alanlarında gezinebilir ve keşfedebiliriz.