Kādā dzīves posmā katrs no mums ir uzdevis šādu jautājumu: cik ilgs laiks nepieciešams, lai aizlidotu uz zvaigznēm? Vai ir iespējams veikt šādu lidojumu viena cilvēka dzīvē, vai šādi lidojumi var kļūt par ikdienas normu? Uz šo sarežģīto jautājumu ir daudz atbilžu atkarībā no tā, kurš to jautā. Daži ir vienkārši, citi ir grūtāki. Lai rastu izsmeļošu atbildi, ir jāņem vērā pārāk daudz lietu.

Diemžēl nav reālu aprēķinu, kas palīdzētu atrast šādu atbildi, un tas ir nomākta futurologiem un starpzvaigžņu ceļojumu entuziastiem. Patīk vai nē, telpa ir ļoti liela (un sarežģīta), un mūsu tehnoloģija joprojām ir ierobežota. Bet, ja mēs kādreiz nolemsim pamest "dzimto ligzdu", mums būs vairāki veidi, kā nokļūt līdz tuvākajai zvaigžņu sistēmai mūsu galaktikā.

Mūsu Zemei tuvākā zvaigzne ir Saule, diezgan “vidēja” zvaigzne saskaņā ar Hertzprung-Russell “galvenās secības” shēmu. Tas nozīmē, ka zvaigzne ir ļoti stabila un nodrošina pietiekami daudz saules gaismas dzīvības attīstībai uz mūsu planētas. Mēs zinām, ka mūsu Saules sistēmas tuvumā ir citas planētas, kas riņķo ap zvaigznēm, un daudzas no šīm zvaigznēm ir līdzīgas mūsu zvaigznēm.

Nākotnē, ja cilvēce vēlēsies pamest Saules sistēmu, mēs to darīsim milzīga izvēle zvaigznes, kuras mēs varētu trāpīt, un daudzām no tām var būt labvēlīgi apstākļi dzīvei. Bet uz kurieni mēs ejam un cik ilgā laikā mēs tur nonāksim? Neaizmirstiet, ka tas viss ir tikai spekulācijas un pašlaik nav vadlīniju starpzvaigžņu ceļojumiem. Nu kā teica Gagarins, ejam!

Sasniedziet zvaigzni
Kā jau minēts, mūsu tuvākā zvaigzne Saules sistēma ir Proxima Centauri, un tāpēc ir lieliska jēga sāciet plānot starpzvaigžņu misiju no turienes. Kā daļa no Alpha Centauri trīskāršo zvaigžņu sistēmas, Proksima atrodas 4,24 gaismas gadu (1,3 parseku) attālumā no Zemes. Alfa Centauri patiesībā ir spožākā zvaigzne no trim sistēmā esošajām zvaigznēm, kas ir daļa no ciešas binārās sistēmas 4,37 gaismas gadu attālumā no Zemes, savukārt Proxima Centauri (visblāvākais no trim) ir izolēts sarkanais punduris 0,13 gaismas gadu attālumā. no duālās sistēmas.

Un, lai gan sarunas par starpzvaigžņu ceļojumiem izraisa domas par visa veida "ātrāk par gaismu" (FSL) ceļojumiem, sākot no deformācijas ātrumiem un tārpu caurumiem līdz pat apakštelpas diskiem, šādas teorijas ir vai nu ļoti izdomātas (piemēram, Alkubjēra disks), vai arī pastāv tikai zinātniskā fantastika.. Jebkura misija dziļajā kosmosā izplešas cilvēku paaudzēs.

Tātad, sākot ar vienu no lēnākajiem kosmosa ceļojumu veidiem, cik ilgs laiks nepieciešams, lai nokļūtu Proxima Centauri?

Mūsdienu metodes

Jautājums par ceļojuma ilguma novērtēšanu kosmosā ir daudz vienkāršāks, ja tajā ir iesaistītas mūsu Saules sistēmā esošās tehnoloģijas un ķermeņi. Piemēram, izmantojot New Horizons misijas izmantoto tehnoloģiju, 16 hidrazīna monopropelenta dzinēji var sasniegt Mēnesi tikai 8 stundās un 35 minūtēs.

Ir arī Eiropas Kosmosa aģentūras misija SMART-1, kas, izmantojot jonu piedziņu, pārcēlās uz Mēnesi. Izmantojot šo revolucionāro tehnoloģiju, kuras variantu izmantoja arī kosmiskā zonde Dawn, lai sasniegtu Vestu, SMART-1 misijai bija vajadzīgs gads, mēnesis un divas nedēļas, lai nokļūtu uz Mēness.

No ātrajiem raķešu kosmosa kuģiem līdz ekonomiskai jonu dzinējspēkam, mums ir dažas iespējas pārvietoties vietējā kosmosā, turklāt jūs varat izmantot Jupiteru vai Saturnu kā milzīgu gravitācijas katapulti. Tomēr, ja plānojam iet nedaudz tālāk, mums būs jāpalielina tehnoloģiju jauda un jāizpēta jaunas iespējas.

Kad mēs runājam par iespējamām metodēm, mēs runājam par tām, kas ietver esošās tehnoloģijas, vai par tām, kas vēl nepastāv, bet ir tehniski iespējamas. Daži no tiem, kā jūs redzēsiet, ir pārbaudīti laikā un apstiprināti, bet citi paliek apšaubāmi. Īsāk sakot, tie atspoguļo iespējamu, taču ļoti laikietilpīgu un finansiāli dārgu scenāriju ceļošanai pat līdz tuvākajai zvaigznei.

Jonu kustība

Tagad vislēnākais un ekonomiskākais piedziņas veids ir jonu piedziņa. Pirms dažām desmitgadēm jonu kustība tika uzskatīta par zinātniskās fantastikas priekšmetu. Taču pēdējos gados jonu dzinēju atbalsta tehnoloģijas ir pārgājušas no teorijas uz praksi, turklāt diezgan veiksmīgi. Eiropas Kosmosa aģentūras SMART-1 misija ir veiksmīgas misijas uz Mēness piemērs 13 mēnešu spirālveida kustībā no Zemes.

SMART-1 izmantoja ar saules enerģiju darbināmus jonu dzinējus, kuros tika savākta elektrība saules paneļi un tika izmantots, lai darbinātu Hall efekta motorus. Lai SMART-1 nokļūtu uz Mēnesi, bija nepieciešami tikai 82 kilogrami ksenona degvielas. 1 kilograms ksenona degvielas nodrošina delta-V 45 m/s. Tas ir ārkārtīgi efektīvs kustības veids, taču tālu no ātrākajiem.

Viena no pirmajām misijām, kurā tika izmantota jonu dzinēja tehnoloģija, bija Deep Space 1 misija uz Borrelli komētu 1998. gadā. DS1 arī izmantoja ksenona jonu dzinēju un patērēja 81,5 kg degvielas. 20 vilces mēnešu laikā DS1 komētas garām lidošanas brīdī sasniedza ātrumu 56 000 km/h.

Jonu dzinēji ir ekonomiskāki par raķešu tehnoloģijām, jo ​​to vilces spēks uz degvielas masas vienību (īpatnējais impulss) ir daudz lielāks. Taču jonu dzinējiem nepieciešams ilgs laiks, lai kosmosa kuģis paātrinātu līdz ievērojamam ātrumam, un maksimālais ātrums ir atkarīgs no degvielas atbalsta un enerģijas ražošanas.

Tāpēc, ja misijā uz Proxima Centauri izmanto jonu piedziņu, dzinējiem ir jābūt jaudīgam enerģijas avotam (kodolenerģijai) un lielām degvielas rezervēm (kaut arī mazākām nekā parastajām raķetēm). Bet, ja jūs sākat no pieņēmuma, ka 81,5 kg ksenona degvielas pārvēršas par 56 000 km / h (un nebūs citu kustības veidu), varat veikt aprēķinus.

Pie maksimālā ātruma 56 000 km/h Deep Space 1 aizņemtu 81 000 gadu, lai aptvertu 4,24 gaismas gadus starp Zemi un Proksimu Kentauri. Laika gaitā tas ir aptuveni 2700 cilvēku paaudzes. Var droši teikt, ka starpplanētu jonu piedziņa būtu pārāk lēna pilotētai starpzvaigžņu misijai.

Bet, ja jonu dzinēji ir lielāki un jaudīgāki (t.i., jonu izplūdes ātrums ir daudz ātrāks), ja ir pietiekami daudz raķešu degvielas, lai izturētu visus 4,24 gaismas gadus, ceļojuma laiks ievērojami samazināsies. Bet joprojām būs daudz vairāk nekā cilvēka mūža ilgums.

Gravitācijas manevrs

Ātrākais veids, kā ceļot kosmosā, ir izmantot gravitācijas palīgierīci. Šī metode paredz, ka kosmosa kuģis izmanto planētas relatīvo kustību (t.i., orbītu) un gravitāciju, lai mainītu ceļu un ātrumu. Gravitācijas manevri ir ārkārtīgi noderīgs kosmosa lidojumu paņēmiens, īpaši, ja paātrinājumam izmanto Zemi vai citu masīvu planētu (piemēram, gāzes gigantu).

Kosmosa kuģis Mariner 10 bija pirmais, kas izmantoja šo metodi, izmantojot Veneras gravitācijas spēku, lai 1974. gada februārī paātrinātos virzienā uz Merkuru. Astoņdesmitajos gados zonde Voyager 1 izmantoja Saturnu un Jupiteru gravitācijas manevriem un paātrinājumam līdz 60 000 km/h, kam sekoja izeja starpzvaigžņu telpā.

Helios 2 misija, kas sākās 1976. gadā un kurai vajadzēja izpētīt starpplanētu vidi starp 0,3 AU. e. un 1 a. e. no Saules, pieder rekords lielākajam ātrumam, kas izveidots ar gravitācijas manevra palīdzību. Tobrīd Helios 1 (palaists 1974. gadā) un Helios 2 piederēja Saulei tuvākās pieejas rekords. Helios 2 tika palaists ar parastu raķeti un novietots ļoti iegarenā orbītā.

Pateicoties lielajai ekscentricitātei (0,54) 190 dienu Saules orbītā, Helios 2 spēja sasniegt maksimālo ātrumu virs 240 000 km/h perihēlijā. Šis orbitālais ātrums tika izveidots, pateicoties tikai Saules gravitācijas pievilcībai. Tehniski Helios 2 perihēlija ātrums nebija gravitācijas manevra rezultāts, bet gan maksimālais orbītas ātrums, taču kuģim joprojām pieder ātrākā cilvēka radītā objekta rekords.

Ja Voyager 1 virzītos sarkanā pundura Proxima Centauri virzienā ar nemainīgu ātrumu 60 000 km/h, šī attāluma pārvarēšanai būtu nepieciešami 76 000 gadu (jeb vairāk nekā 2500 paaudžu). Taču, ja zonde sasniegtu Helios 2 rekordātrumu – nemainīgu ātrumu 240 000 km/h, tad, lai nobrauktu 4243 gaismas gadus, būtu nepieciešami 19 000 gadu (jeb vairāk nekā 600 paaudžu). Ievērojami labāks, lai gan ne tuvu praktiskajam.

EM piedziņas elektromagnētiskais motors

Vēl viena piedāvātā starpzvaigžņu ceļojuma metode ir RF rezonanses dobuma piedziņa, kas pazīstama arī kā EM piedziņa. Dzinējs, ko 2001. gadā ierosināja britu zinātnieks Rodžers Šeuers, kurš izveidoja Satellite Propulsion Research Ltd (SPR), lai īstenotu projektu, ir balstīts uz ideju, ka elektromagnētiskie mikroviļņu dobumi var tieši pārvērst elektrisko enerģiju vilcē.

Lai gan tradicionālie elektromagnētiskie dzinēji ir paredzēti, lai virzītu noteiktu masu (piemēram, jonizētas daļiņas), šī konkrētā piedziņas sistēma nav atkarīga no masas reakcijas un neizstaro virzītu starojumu. Kopumā šis dzinējs tika uztverts ar diezgan lielu skepsi, galvenokārt tāpēc, ka tas pārkāpj impulsa nezūdamības likumu, saskaņā ar kuru sistēmas impulss paliek nemainīgs un to nevar izveidot vai iznīcināt, bet tikai mainīt ar spēku.

Tomēr nesenie eksperimenti ar šo tehnoloģiju acīmredzami ir devuši pozitīvus rezultātus. 2014. gada jūlijā 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE kopīgās dzinējspēka konferencē Klīvlendā, Ohaio štatā, NASA progresīvie reaktīvo dzinēju zinātnieki paziņoja, ka ir veiksmīgi izmēģinājuši jaunu elektromagnētiskās piedziņas konstrukciju.

2015. gada aprīlī NASA Eagleworks (daļa no Džonsona kosmosa centra) zinātnieki paziņoja, ka ir veiksmīgi izmēģinājuši šo dzinēju vakuumā, kas var liecināt par iespējamu pielietojumu kosmosā. Tā paša gada jūlijā zinātnieku grupa no Drēzdenes Kosmosa sistēmu departamenta tehnoloģiskā universitāte izstrādāja savu dzinēja versiju un novēroja taustāmu vilci.

2010. gadā profesore Džuana Jana no Ziemeļrietumu Politehniskās universitātes Sjaņā, Ķīnā, sāka publicēt rakstu sēriju par saviem pētījumiem par EM Drive tehnoloģiju. 2012. gadā viņa ziņoja par lielu ievades jaudu (2,5 kW) un reģistrēto vilci 720 mn. Tā arī 2014. gadā veica plašu testēšanu, tostarp iekšējo temperatūras mērījumus ar iebūvētiem termopāriem, kas parādīja, ka sistēma darbojas.

NASA prototips (kam tika dota jauda 0,4 N/kilovats) aprēķināja, ka elektromagnētiski darbināms kosmosa kuģis varētu veikt ceļojumu uz Plutonu mazāk nekā 18 mēnešu laikā. Tas ir sešas reizes mazāk, nekā nepieciešams New Horizons zondei, kas pārvietojās ar ātrumu 58 000 km/h.

Izklausās iespaidīgi. Bet pat šajā gadījumā kuģis ar elektromagnētiskajiem dzinējiem lidos uz Proksimu Kentauri 13 000 gadu. Tuvu, bet joprojām nepietiek. Turklāt, kamēr šajā tehnoloģijā nav punktēts viss e, ir pāragri runāt par tās izmantošanu.

Kodoltermiskā un kodolelektriskā dzinējspēks

Vēl viena iespēja veikt starpzvaigžņu lidojumu ir izmantot kosmosa kuģi, kas aprīkots ar kodoldzinējiem. NASA ir pētījusi šādas iespējas gadu desmitiem. Kodoltermiskās dzinējspēka raķete varētu izmantot urāna vai deitērija reaktorus, lai ūdeņradi sildītu reaktorā, pārvēršot to jonizētā gāzē (ūdeņraža plazmā), kas pēc tam tiktu novirzīta raķetes sprauslā, radot vilci.

Ar kodolenerģiju darbināmā raķete ietver to pašu reaktoru, kas pārvērš siltumu un enerģiju elektroenerģijā, kas pēc tam darbina elektromotoru. Abos gadījumos raķetes vilces spēks būs atkarīgs no kodolsintēzes vai skaldīšanas, nevis ķīmiskajiem propelentiem, ar kuriem darbojas visas mūsdienu kosmosa aģentūras.

Salīdzinot ar ķīmiskajiem dzinējiem, kodoldzinējiem ir nenoliedzamas priekšrocības. Pirmkārt, tam ir praktiski neierobežots enerģijas blīvums salīdzinājumā ar propelentu. Turklāt kodoldzinējs radīs arī spēcīgu vilci, salīdzinot ar izmantotās degvielas daudzumu. Tas samazinās nepieciešamās degvielas daudzumu un vienlaikus arī konkrētas ierīces svaru un izmaksas.

Lai gan ar kodolenerģiju darbināmi termodzinēji kosmosā vēl nav izgājuši, to prototipi ir radīti un pārbaudīti, un ir ierosināts vēl vairāk.

Un tomēr, neskatoties uz priekšrocībām degvielas ekonomijā un īpatnējā impulsā, vislabāk piedāvātās kodoltermiskā dzinēja koncepcijas maksimālais īpatnējais impulss ir 5000 sekundes (50 kN s/kg). Izmantojot kodoldzinējus, ko darbina kodola skaldīšana vai kodolsintēze, NASA zinātnieki varētu nogādāt kosmosa kuģi uz Marsu tikai 90 dienās, ja Sarkanā planēta atrastos 55 000 000 kilometru attālumā no Zemes.

Bet, ja mēs runājam par ceļojumu uz Proxima Centauri, būtu vajadzīgi gadsimti, lai kodolraķete paātrinātos līdz ievērojamai gaismas ātruma daļai. Tad būs vajadzīgi vairāki gadu desmiti ceļojumu un pēc tiem vēl daudzus gadsimtus palēninājuma ceļā uz mērķi. Mēs joprojām esam 1000 gadu attālumā no mūsu galamērķa. Tas, kas ir labs starpplanētu misijām, nav tik labs starpzvaigžņu misijām.

Pieņemsim, ka zeme beidzas. Saule gatavojas eksplodēt, jo planētai tuvojas Teksasas izmēra asteroīds. Lielākās pilsētas apdzīvo zombiji, un laukos zemnieki smagi strādā, stādot kukurūzu, jo citas kultūras iet bojā. Mums steidzami jāpamet planēta, taču problēma ir tā, ka Saturna reģionā nav atrasti tārpu caurumi, un nav piegādāti superluminālie dzinēji no tālas, tālas galaktikas. Tuvākā zvaigzne atrodas vairāk nekā četru gaismas gadu attālumā. Vai cilvēce to spēs sasniegt ar modernajām tehnoloģijām? Atbilde nav tik acīmredzama.

Maz ticams, ka kāds iebildīs, ka globāla vides katastrofa, kas apdraudēs visas dzīvības pastāvēšanu uz Zemes, var notikt tikai kinoteātrī. Uz mūsu planētas ne reizi vien ir notikušas masveida izmiršanas, kuru laikā gāja bojā līdz 90%. esošās sugas. Zeme piedzīvoja globāla apledojuma periodus, sadūrās ar asteroīdiem un piedzīvoja vulkāniskās aktivitātes uzliesmojumus.

Protams, pat visbriesmīgāko katastrofu laikā dzīve pilnībā nepazuda. Taču to nevar teikt par tolaik dominējošajām sugām, kuras izmirst, dodot vietu citām. Kura suga tagad ir dominējošā? Tieši tā.

Visticamāk, iespēja pamest savu māju un doties uz zvaigznēm jauna meklējumos, kādreiz var glābt cilvēci. Tomēr diez vai ir vērts cerēt, ka kādi kosmiski labvēļi mums pavērs ceļu uz zvaigznēm. Ir vērts izdomāt, kādas ir mūsu teorētiskās iespējas saviem spēkiem sasniegt zvaigznes.

kosmosa šķirsts

Pirmkārt, prātā nāk tradicionālie ķīmiskie dzinēji. Šobrīd četriem sauszemes transportlīdzekļiem (visi tika palaisti tālajā 1970. gados) ir izdevies sasniegt trešo kosmosa ātrumu, kas ir pietiekams, lai uz visiem laikiem atstātu Saules sistēmu.

Ātrākais no tiem, Voyager 1, 37 gadu laikā kopš palaišanas ir attālinājies no Zemes 130 AU attālumā. (astronomiskās vienības, tas ir, 130 attālumi no Zemes līdz Saulei). Katru gadu ierīce pārvar aptuveni 3,5 AU. Attālums līdz Alpha Centauri ir 4,36 gaismas gadi jeb 275 725 AU. Ar šādu ātrumu kosmosa kuģim būtu nepieciešami gandrīz 79 000 gadu, lai sasniegtu kaimiņu zvaigzni. Maigi sakot, gaidīšana būs ilga.

Zemes fotoattēls (virs bultiņas) no 6 miljardu kilometru attāluma, uzņemts ar Voyager 1. Šo attālumu kosmosa kuģis veica 13 gadu laikā.

Jūs varat atrast veidu, kā lidot ātrāk, vai arī vienkārši pieņemt un lidot vairākus tūkstošus gadu. Tad galapunktu sasniegs tikai tālākie to cilvēku pēcteči, kuri devās ceļā. Tieši tāda ir ideja par tā saukto paaudžu kuģi - kosmosa šķirstu, kas ir slēgta ekosistēma, kas paredzēta ilgam ceļojumam.

Daiļliteratūrā ir daudz dažādu stāstu par paaudžu kuģiem. Par tiem rakstīja Harijs Garisons ("The Captive Universe"), Klifords Simaks ("Sasniegta paaudze"), Braiens Aldiss ("Non-stop"), no modernākiem rakstniekiem - Bernards Verbers ("Zvaigžņu tauriņš"). Diezgan bieži pirmo iedzīvotāju attālie pēcteči parasti aizmirst par to, no kurienes viņi lidoja un kāds ir viņu ceļojuma mērķis. Vai pat sākt ticēt, ka visa esošā pasaule ir reducēta uz kuģi, kā, piemēram, stāsta Roberta Heinleina romānā Visuma pabērni. Vēl viens interesants sižets parādīts klasiskā Zvaigžņu ceļa trešās sezonas astotajā sērijā, kur Enterprise apkalpe cenšas novērst sadursmi starp paaudzes kuģi, kura iedzīvotāji ir aizmirsuši par savu misiju, un apdzīvojamu planētu, uz kuru tas tika. virsraksts.

Paaudzes kuģa priekšrocība ir tāda, ka šai opcijai nebūs nepieciešami principiāli jauni dzinēji. Tomēr būs jāizstrādā pašpietiekama ekosistēma, kas bez ārējām piegādēm varētu pastāvēt daudzus tūkstošus gadu. Un neaizmirstiet, ka cilvēki var vienkārši nogalināt viens otru.

Eksperiments Biosphere-2, kas tika veikts 90. gadu sākumā zem slēgta kupola, parādīja vairākas briesmas, kas var sagaidīt cilvēkus šāda ceļojuma laikā. Tā ir komandas straujā sadalīšanās vairākās savā starpā naidīgās grupās un nekontrolēta kaitēkļu savairošanās, kas izraisīja skābekļa trūkumu gaisā. Pat parastajam vējam, kā izrādījās, ir izšķiroša nozīme – bez regulāras šūpošanās koki kļūst trausli un lūst.

Atrisināt daudzas ilgstoša lidojuma problēmas palīdzēs tehnoloģija, iegremdējot cilvēkus ilgstošā apturētā animācijā. Tad nav briesmīgi ne konflikti, ne garlaicība, un dzīvības atbalsta sistēmai būs nepieciešams minimums. Galvenais ir nodrošināt to ar enerģiju uz ilgu laiku. Piemēram, ar kodolreaktora palīdzību.

Ar paaudžu kuģa tēmu ir saistīts ļoti interesants paradokss ar nosaukumu Wait Calculation, ko aprakstījis zinātnieks Endrjū Kenedijs. Saskaņā ar šo paradoksu, jauns, vairāk ātri veidi kustība, ļaujot vēlākiem kuģiem apsteigt sākotnējos kolonistus. Tātad iespējams, ka līdz ierašanās brīdim galamērķis jau būs pārapdzīvots ar tālākiem koloniālistu pēctečiem, kuri devās ceļā vēlāk.

Instalācijas apturētajai animācijai filmā "Alien".

Jāšana uz kodolbumbas

Pieņemsim, ka mēs neesam apmierināti, ka mūsu pēcnācēju pēcnācēji sasniegs zvaigznes, un mēs paši vēlamies pakļaut savu seju svešas saules stariem. Šajā gadījumā nevar iztikt bez kosmosa kuģa, kas spēj paātrināties līdz ātrumam, kas to nogādās blakus esošajai zvaigznei mazāk nekā vienas cilvēka dzīves laikā. Un te palīdzēs vecā labā atombumba.

Ideja par šādu kuģi radās pagājušā gadsimta piecdesmito gadu beigās. Kosmosa kuģis bija paredzēts lidojumiem Saules sistēmas iekšienē, taču to varēja labi izmantot starpzvaigžņu ceļojumiem. Tās darbības princips ir šāds: aiz pakaļgala ir uzstādīta jaudīga bruņu plāksne. No kosmosa kuģa virzienā, kas ir pretējs lidojumam, vienmērīgi tiek izmesti mazjaudas kodollādiņi, kas tiek detonēti nelielā (līdz 100 metriem) attālumā.

Lādiņi ir konstruēti tā, lai lielākā daļa sprādziena produktu tiktu novirzīti uz kosmosa kuģa asti. Atstarojošā plāksne pārņem impulsu un caur amortizatoru sistēmu nodod to uz kuģi (bez tās pārslodzes apkalpei būs liktenīgas). Atstarojošā plāksne ir aizsargāta no bojājumiem ar gaismas zibspuldzi, gamma starojumu un augstas temperatūras plazmu ar grafīta smērvielas pārklājumu, kas tiek atkārtoti izsmidzināts pēc katra sprādziena.

NERVA projekts ir kodolraķešu dzinēja piemērs.

No pirmā acu uzmetiena šāda shēma šķiet ārprātīga, taču tā ir diezgan dzīvotspējīga. Vienā no kodolizmēģinājumiem Enivetok atolā ar grafītu pārklātas tērauda sfēras tika novietotas 9 metrus no sprādziena centra. Pēc testēšanas tās tika atrastas neskartas, pierādot kuģa grafīta aizsardzības efektivitāti. Taču 1963. gadā parakstītais "Līgums par kodolieroču izmēģinājumu aizliegumu atmosfērā, kosmosā un zem ūdens" pielika punktu šai idejai.

Arturs Klārks vēlējās darbināt kosmosa kuģi Discovery One no 2001: A Space Odyssey ar sava veida sprādzienbīstamu kodolenerģiju. Tomēr Stenlijs Kubriks lūdza viņu atteikties no šīs idejas, baidoties, ka skatītāji to uzskatīs par parodiju viņa filmai Dr. Strangelove jeb Kā es pārtraucu baidīties un mīlēju atombumbu.

Kādu ātrumu var attīstīt ar kodolsprādzienu sēriju? Lielākā daļa informācijas pastāv par Orion sprāgstvielu projektu, kas tika izstrādāts 1950. gadu beigās ASV, piedaloties zinātniekiem Teodoram Teiloram un Frīmenam Daisonam. 400 000 tonnu smago kuģi bija plānots paātrināt līdz 3,3% no gaismas ātruma – tad lidojums uz Alpha Centauri sistēmu būtu ilgs 133 gadus. Taču, pēc pašreizējām aplēsēm, kuģi līdzīgā veidā var paātrināt līdz 10% no gaismas ātruma. Šajā gadījumā lidojums ilgs aptuveni 45 gadus, kas ļaus apkalpei izdzīvot pirms ierašanās galamērķī.

Protams, šāda kuģa būvniecība ir ļoti dārgs bizness. Dyson lēš, ka Orion būvniecība būtu izmaksājusi aptuveni 3 triljonus USD mūsdienu dolāros. Bet, ja uzzināsim, ka mūsu planētu apdraudēs globāla katastrofa, tad visticamāk kuģis ar kodolimpulsu dzinēju kļūs par cilvēces pēdējo iespēju izdzīvot.

gāzes gigants

Tālāka Orion ideju attīstība bija Daedalus bezpilota kosmosa kuģu projekts, ko 70. gados izstrādāja britu starpplanētu biedrības zinātnieku grupa. Pētnieki nolēma izstrādāt bezpilota kosmosa kuģi, kas cilvēka dzīves laikā spēj sasniegt vienu no tuvākajām zvaigznēm, Zinātniskie pētījumi un pārsūtīt saņemto informāciju uz Zemi. Galvenais nosacījums pētījuma veikšanai bija vai nu esošo, vai tuvākajā nākotnē paredzamo tehnoloģiju izmantošana projektā.

Lidojuma mērķis bija Bārnarda zvaigzne, kas atradās 5,91 gaismas gada attālumā no mums – 70. gados tika uzskatīts, ka ap šo zvaigzni riņķo vairākas planētas. Tagad mēs zinām, ka šajā sistēmā nav planētu. Daedalus izstrādātāju mērķis bija izveidot dzinēju, kas kuģi varētu nogādāt galamērķī ne ilgāk kā 50 gadu laikā. Rezultātā viņi nāca klajā ar ideju par divpakāpju aparātu.

Nepieciešamo paātrinājumu nodrošināja virkne mazjaudas kodolsprādzienu, kas notika īpašās dzinēju sistēmas iekšienē. Kā degvielu tika izmantotas mikroskopiskas granulas no deitērija un hēlija-3 maisījuma, ko apstaro augstas enerģijas elektronu stars. Saskaņā ar projektu dzinējā vajadzēja notikt līdz 250 sprādzieniem sekundē. Sprausla bija spēcīgs magnētiskais lauks, ko radīja kuģa spēkstacijas.

Saskaņā ar plānu kuģa pirmais posms strādāja divus gadus, paātrinot kuģi līdz 7% no gaismas ātruma. Pēc tam Daedalus atteicās no izlietotās piedziņas sistēmas, atbrīvojot lielāko daļu savas masas, un palaida savu otro posmu, kas ļāva tam paātrināties līdz gala ātrumam 12,2% gaismas. Tas būtu ļāvis sasniegt Barnarda zvaigzni 49 gadus pēc palaišanas. Lai pārraidītu signālu uz Zemi, būtu nepieciešami vēl 6 gadi.

Daedalus kopējā masa bija 54 000 tonnu, no kurām 50 000 bija kodoldegviela. Tomēr šķietamais hēlijs-3 uz Zemes ir ārkārtīgi reti sastopams, taču tas ir daudz gāzes milžu atmosfērā. Tāpēc projekta autori bija iecerējuši hēliju-3 ražot uz Jupitera, izmantojot tā atmosfērā “peldošu” automatizētu iekārtu; viss ieguves process aizņemtu aptuveni 20 gadus. Tajā pašā Jupitera orbītā bija paredzēts veikt kuģa galīgo montāžu, kas pēc tam palaistu uz citu zvaigžņu sistēmu.

Visgrūtākais elements visā Daedalus koncepcijā bija tieši hēlija-3 ieguve no Jupitera atmosfēras. Lai to izdarītu, bija nepieciešams lidot uz Jupiteru (kas arī nav tik vienkārši un ātri), izveidot bāzi uz kāda no satelītiem, uzbūvēt rūpnīcu, kaut kur uzglabāt degvielu ... Un tas nemaz nerunājot par jaudīgo starojumu. jostas ap gāzes gigantu, kas papildus apgrūtinātu darbu tehniķiem un inženieriem.

Vēl viena problēma bija tā, ka Daedalus nespēja palēnināt ātrumu un riņķot ap Barnarda zvaigzni. Kuģis un tā palaistās zondes vienkārši paiet garām zvaigznei pa lidojuma trajektoriju, pārvarot visu sistēmu dažu dienu laikā.

Tagad starptautiska divdesmit zinātnieku un inženieru grupa, kas darbojas Lielbritānijas starpplanētu biedrības paspārnē, strādā pie kosmosa kuģa Icarus projekta. "Ikars" ir sava veida Daedalus "pārtaisījums", ņemot vērā pēdējo 30 gadu laikā uzkrātās zināšanas un tehnoloģijas. Viena no galvenajām darba jomām ir cita veida degvielas meklēšana, ko varētu ražot uz Zemes.

Gaismas ātrumā

Vai ir iespējams paātrināt kosmosa kuģi līdz gaismas ātrumam? Šo problēmu var atrisināt vairākos veidos. Visdaudzsološākais no tiem ir iznīcināšanas dzinējs, kura pamatā ir antimateriāls. Tās darbības princips ir šāds: antimateriāls tiek ievadīts darba kamerā, kur tas nonāk saskarē ar parasto vielu, radot kontrolētu sprādzienu. Sprādziena laikā radušies joni tiek izmesti caur dzinēja sprauslu, radot vilci. No visiem iespējamiem dzinējiem iznīcināšanas dzinējs teorētiski ļauj sasniegt lielākos apgriezienus. Vielas un antimateriāla mijiedarbība izdala milzīgu enerģijas daudzumu, un šī procesa laikā izveidoto daļiņu aizplūšanas ātrums ir tuvs gaismas ātrumam.

Bet tad ir jautājums par degvielas ieguvi. Pati antimaterija jau sen vairs nav zinātniskā fantastika – zinātniekiem pirmo reizi antiūdeņradi izdevās sintezēt tālajā 1995. gadā. Bet to nav iespējams iegūt pietiekamā daudzumā. Pašlaik antimateriālu var iegūt tikai ar daļiņu paātrinātāju palīdzību. Tajā pašā laikā to radītās vielas daudzums tiek mērīts niecīgās gramu daļās, un tās izmaksas ir astronomiskas summas. Par vienu miljardo daļu grama antimatērijas zinātniekiem no Eiropas Kodolpētījumu centra (tā paša, kur tika izveidots Lielais hadronu paātrinātājs) bija jāiztērē vairāki simti miljonu Šveices franku. No otras puses, ražošanas pašizmaksa pakāpeniski samazināsies un nākotnē var sasniegt daudz pieņemamākas vērtības.

Turklāt mums būs jāizdomā veids, kā uzglabāt antimateriālu - galu galā, kad tā nonāk saskarē ar parasto vielu, tā tiek nekavējoties iznīcināta. Viens no risinājumiem ir atdzesēt antimateriālu līdz īpaši zemai temperatūrai un izmantot magnētiskos slazdus, ​​lai novērstu tās saskari ar tvertnes sienām. Šobrīd antimatērijas rekorda glabāšanas laiks ir 1000 sekundes. Protams, ne gadiem, bet, ņemot vērā faktu, ka pirmo reizi antimateriāls tika saglabāts tikai 172 milisekundes, ir progress.

Un vēl ātrāk

Daudzas zinātniskās fantastikas filmas mums ir iemācījuši, ka jūs varat nokļūt citās zvaigžņu sistēmās daudz ātrāk nekā dažu gadu laikā. Pietiek ieslēgt velku vai hipertelpas disku, ērti atgāzties krēslā - un pēc dažām minūtēm jūs būsiet galaktikas otrā pusē. Relativitātes teorija aizliedz ceļot ar ātrumu, kas ir lielāks par gaismas ātrumu, bet tajā pašā laikā atstāj nepilnības, lai apietu šos ierobežojumus. Ja mēs varētu saplēst vai izstiept telpu laiku, mēs varētu ceļot ātrāk par gaismu, nepārkāpjot nekādus likumus.

Plaisa telpā ir vairāk pazīstama kā tārpa caurums vai tārpa caurums. Fiziski tas ir tunelis, kas savieno divus attālus telpas-laika reģionus. Kāpēc neizmantot šādu tuneli, lai ceļotu dziļā kosmosā? Fakts ir tāds, ka šāda tārpa cauruma izveidošanai dažādos Visuma punktos ir jābūt divām singularitātēm (tas ir aiz melno caurumu notikumu horizonta - patiesībā gravitācija tīrākajā formā), kas var izjaukt telpu. laikā, izveidojot tuneli, kas ļauj ceļotājiem "izgriezt" ceļu cauri hipertelpai.

Turklāt, lai uzturētu šādu tuneli stabilā stāvoklī, ir nepieciešams, lai tas būtu piepildīts ar eksotisku vielu ar negatīvu enerģiju - un šādas matērijas esamība vēl nav pierādīta. Jebkurā gadījumā tikai supercivilizācija var izveidot tārpa caurumu, kas attīstībā būs daudzus tūkstošus gadu priekšā esošajai un kuras tehnoloģijas, no mūsu viedokļa, izskatīsies pēc maģijas.

Otra, pieejamāka iespēja ir telpas "izstiepšana". 1994. gadā meksikāņu teorētiskais fiziķis Migels Alkubjērs ierosināja, ka ir iespējams mainīt tā ģeometriju, izveidojot vilni, kas saspiež telpu kuģa priekšā un paplašina to aizmugurē. Tādējādi zvaigžņu kuģis atradīsies izliektas telpas "burbulī", kas pats pārvietosies ātrāk par gaismu, lai kuģis nepārkāptu fundamentālos fiziskos principus. Pēc paša Alkubjēra teiktā,.

Tiesa, pats zinātnieks uzskatīja, ka šādu tehnoloģiju praktiski nav iespējams ieviest, jo tam būtu nepieciešams milzīgs masas enerģijas daudzums. Pirmie aprēķini deva vērtības, kas pārsniedza visa esošā Visuma masu, un turpmākie uzlabojumi to samazināja līdz "tikai" Jupiteram.

Taču 2011. gadā Harolds Vaits, kurš vada NASA Eagleworks pētniecības grupu, veica aprēķinus, kas parādīja, ka, ja tiktu mainīti daži parametri, Alkubjēra burbuļa izveidošanai varētu būt nepieciešams daudz mazāk enerģijas, nekā tika uzskatīts iepriekš, un vairs nebūtu nepieciešams pārstrādāt visu planētu. . Vaita grupa šobrīd strādā pie "Alkubjē burbuļa" iespējamības praksē.

Ja eksperimenti uzrādīs rezultātus, šis būs pirmais mazais solis ceļā uz tāda dzinēja izveidi, kas ļauj pārvietoties 10 reizes ātrāk par gaismas ātrumu. Protams, kosmosa kuģis, kas izmanto Alcubierre burbuli, ceļos daudzus desmitus vai pat simtus gadu vēlāk. Bet pati izredze, ka tas tiešām ir iespējams, jau ir elpu aizraujoša.

Valkīras lidojums

Gandrīz visiem piedāvātajiem zvaigžņu kuģu projektiem ir viens būtisks trūkums: tie sver desmitiem tūkstošu tonnu, un to izveide prasa milzīgu skaitu palaišanas un montāžas operāciju orbītā, kas palielina būvniecības izmaksas par lielumu. Bet, ja cilvēce joprojām iemācīsies iegūt lielu daudzumu antimatērijas, tai būs alternatīva šīm lielgabarīta struktūrām.

Deviņdesmitajos gados rakstnieks Čārlzs Pelegrīno un fiziķis Džims Pauels ierosināja zvaigžņu kuģa projektu, kas pazīstams kā Valkīrija. To var raksturot kā kaut ko līdzīgu kosmosa traktoram. Kuģis ir divu iznīcināšanas dzinēju saišķis, kas savienoti viens ar otru ar lieljaudas kabeli 20 kilometru garumā. Pakas centrā ir vairāki nodalījumi apkalpei. Kuģis izmanto pirmo dzinēju, lai iegūtu ātrumu tuvu gaismai, bet otrais - lai to nodzēstu, ieejot orbītā ap zvaigzni. Pateicoties kabeļa izmantošanai stingras konstrukcijas vietā, kuģa masa ir tikai 2100 tonnas (salīdzinājumam SKS masa ir 400 tonnas), no kurām 2000 tonnas ir dzinēji. Teorētiski šāds kuģis var paātrināties līdz 92% no gaismas ātruma.

Šī kuģa modificēta versija ar nosaukumu Venture Star ir parādīta filmā Avatar (2011), kuras viens no zinātniskajiem konsultantiem bija tikai Čārlzs Pelegrīno. Venture Star dodas ceļojumā, paātrinot ar lāzeriem un 16 km garu saules buru, pirms tam Alpha Centauri bremzē ar antimatērijas piedziņu. Atceļā secība mainās. Kuģis spēj paātrināt līdz 70% gaismas ātruma un lidot uz Alpha Centauri mazāk nekā 7 gados.

Bez degvielas

Gan esošajiem, gan topošajiem raķešu dzinējiem ir viena problēma - degviela vienmēr veido lielāko daļu to masas starta brīdī. Tomēr ir zvaigžņu kuģu konstrukcijas, kurām degviela līdzi nemaz nebūs jāņem.

1960. gadā fiziķis Roberts Basards ierosināja dzinēja koncepciju, kas izmantotu ūdeņradi starpzvaigžņu telpā kā kodolsintēzes dzinēja degvielu. Diemžēl, neskatoties uz visu idejas pievilcību (ūdeņradis ir visizplatītākais elements Visumā), tai ir vairākas teorētiskas problēmas, sākot no ūdeņraža savākšanas metodes un beidzot ar aprēķināto. maksimālais ātrums, kas, visticamāk, nepārsniegs 12% no gaismas. Tas nozīmē, ka būs nepieciešams vismaz pusgadsimts, lai lidotu uz Alpha Centauri sistēmu.

Vēl viena interesanta koncepcija ir saules buras pielietošana. Ja Zemes orbītā vai uz Mēness uzbūvēsit milzīgu superjaudīgu lāzeru, tad tā enerģiju varētu izmantot, lai izkliedētu ar milzu saules buru aprīkotu zvaigžņu kuģi pietiekami lielā ātrumā. Tiesa, pēc inženieru aprēķiniem, lai 78 500 tonnu smagam pilotējamam kuģim nodrošinātu uz pusi mazāku gaismas ātrumu, būtu nepieciešama saules bura ar 1000 kilometru diametru.

Vēl viena acīmredzama problēma ar zvaigžņu kuģiem ar saules buru ir tā, ka tas ir kaut kā jāpalēn. Viens no viņas risinājumiem ir, tuvojoties mērķim, aiz zvaigžņu kuģa atbrīvot otru, mazāku buru. Galvenais atslēgsies no kuģa un turpinās savu patstāvīgo ceļu.

***

Starpzvaigžņu ceļojumi ir ļoti sarežģīti un dārgi. Izveidot kuģi, kas spēj pārvarēt kosmosa attālumu salīdzinoši īsā laika periodā, ir viens no vērienīgākajiem uzdevumiem, ar ko cilvēce saskarsies nākotnē. Protams, tas prasīs vairāku valstu, ja ne visas planētas, pūles. Tagad tā šķiet utopija – valdībām ir pārāk daudz rūpju un pārāk daudz naudas tērēšanas veidu. Lidojums uz Marsu ir miljoniem reižu vieglāks nekā lidojums uz Alpha Centauri – un tomēr maz ticams, ka tagad kāds uzdrošināsies nosaukt gadu, kad tas vēl notiks.

Darbu šajā virzienā var atdzīvināt vai nu globālas briesmas, kas apdraud visu planētu, vai vienas planētas civilizācijas izveidošana, kas spēj pārvarēt iekšējos strīdus un vēlas pamest šūpuli. Laiks tam vēl nav pienācis, taču tas nenozīmē, ka tas nekad nepienāks.

Vai ir iespējams aizlidot uz zvaigzni? Nu, vismaz tuvākā?

Zinātnes un tehnoloģiju attīstība atgādina vilni. Nē. Atkal jā un atkal nē. Bet galu galā vienalga Jā!

Vai ir iespējams lidot uz zvaigznēm?

Vismaz uz nākamo?

NAV IESPĒJAMS. Nekad! Ir vajadzīgi miljardi un miljardi tonnu degvielas. Un tikai neiedomājams daudzums degvielas, lai to visu nogādātu orbītā. Neiespējami.

JĀ IESPĒJAMS. Nepieciešami tikai 17 grami antimateriāla.

NAV IESPĒJAMS. 17 grami antimatērijas ir 170 triljonu dolāru vērtībā!

JĀ IESPĒJAMS. Antimatērijas cena visu laiku krītas. 2006. gadā, pēc NASA domām, 1 grams jau ir 25 miljardu dolāru vērtībā.

NAV IESPĒJAMS. Pat ja jūs ražojat 100 gramus antimatērijas un iemācīsities to uzglabāt gadiem, nevis 1000 sekundes, kā tas ir tagad. Nav svarīgi. 17 grami antimatērijas ir aptuveni 22 atombumbas, kas tika nomestas uz Hirosimu. Neviens nepieļaus šādu risku palaišanas laikā. Galu galā, antimatērijas slazds, neatkarīgi no tā, cik uzticams tas pats par sevi ir, kad tas tiek iznīcināts, antimatērija mijiedarbosies ar matēriju. Un traģēdija ir neizbēgama.

JĀ IR IESPĒJAMS. NASA, kaut arī atradās "trakākajā" institūtā, pasūtīja antimateriālu montētāju http://www.membrana.ru/particle/2946. Galu galā Saules Visumā ir antimateriāls. Un aprēķinātie dzinēji spēj sasniegt ātrumu 70% no gaismas ātruma http://ria.ru/science/20120515/649749893.html. Tātad lidojums uz zvaigznēm lēnām pāriet no fundamentālās zinātnes rokās lietišķās zinātnes rokās.

Es gribu uzsvērt vienu nepierakstītu punktu. Daudzi saka, kā lidot? Kāda degviela ir nepieciešama, lai noteiktā laikā lidotu uz zvaigzni? (piemēram, līdz α - Kentauri attālums ir aptuveni 4,365 gaismas gadi).

Es mēģināšu atbildēt uz šiem jautājumiem no sava skatu punkta. Kā lidot? Varu teikt, ka šobrīd vispiemērotākais zvaigžņu kuģis ir mūsu planēta Zeme. Uz Zemes ir viss, kas cilvēkam un apkārtējai pasaulei ir nepieciešams, lai izdzīvotu zvaigžņu ekspedīcijā. Kāda degviela ir nepieciešama, lai noteiktā laikā lidotu uz zvaigzni?

Mana atbilde būs šāda. Zvaigžņu kuģa degviela būs saules enerģija un siltums. Saule ir visspēcīgākais un izturīgākais enerģijas avots jebkurā laikā. Kamēr Saule deg un nodrošina mūsu Zemi ar siltiem stariem, mūsu zvaigžņu kuģis turpina sērfot Saules vadītajos kosmiskajos plašumos.

Esmu veicis aptuvenus mūsu kosmosa ekspedīcijas aprēķinus. Cik ilgi lidosim savā zvaigžņu kuģī, pirms beigsies saules degviela. Līdz Saulei ir atlikuši aptuveni 4,57 miljardi gadu. Šajā laikā mēs aplidosim aptuveni 18 orbītas pa Zemi ap mūsu Piena Ceļa galaktikas centru. Nobrauktais attālums ap galaktiku centru, ņemot vērā Saules dzīves ilgumu un Saules griešanās ātrumu ap galaktikas centru, ir aptuveni vienāds ar 220 km/s. Mūsu zvaigžņu ekspedīcijas ceļš būs 3,17 10 ^ 19 km = 3,3514 10 ^ 6 gaismas gadi. Mūsu kosmosa ekspedīcijas laikā zvaigžņu kuģis (planēta Zeme) būtu sasniedzis mums tuvu galaktiku M31 (Andromēdas miglājs). Mēs un mūsu Zeme katru dienu nolidojam 19 008 000 km. Mēs visu mūžu esam ceļojuši pa kosmosu uz mūsu kuģa ar nosaukumu Zeme ...

Paldies!!!

Nederēs. Starpzvaigžņu attālumi, kādi tie bija un būs, neskatoties uz to, ka mēs it kā jau būsim Andromedas galaktikā. Galu galā tie maz mainīsies tajā Galaktikas komponentā, kurā mēs tagad dzīvojam. Bet vissvarīgākais šeit ir tas, ka pēc 4,5 miljardiem gadu mēs, cerams, nedēļas nogalē lidosim, lai apbrīnotu kvazārus. Un mums tas principā vairs nebūs vajadzīgs

Nikolajs! Jūsu atbilde būtībā sakrīt ar Folko ieteikumu. Mēs sēžam uz Zemes un kopā ar to ceļojam pa Galaktiku. Tomēr, manuprāt, šis variants ir zināmā mērā neapdomīgs. Pirmkārt, virzoties kopā ar Sauli cauri Galaktikai, mums nav daudz iespēju pietuvoties citām zvaigznēm. Tas nozīmē, ka mēs nevarēsim tos izpētīt tuvplānā. Ja tāda iespēja iekritīs, tad mums būs jābūt ļoti ciešam. Labāk ir turēt savu māju tālāk no citām zvaigznēm.

Šajā sakarā tikai kļūst skaidrs, ka palikt mājās, tā sakot, "labāk sakārtot sevi" savā Saules sistēmā, nav tā labākā stratēģija. Ar mūsu Zemi var notikt maz. Tāpēc labāk katram gadījumam iepriekš padomāt par jaunas dzīvesvietas atrašanu. Protams, es saprotu astronomus, ka labāk ir sēdēt blakus teleskopam un veidot modeļus, pamatojoties uz ļoti netiešiem datiem. Tomēr šāds veids, maigi izsakoties, nav īpaši informatīvs. Informāciju par citiem objektiem ārpus Saules sistēmas labāk iegūt tieši uz vietas. Esmu pārliecināts, ka būs iespējams redzēt pietiekami daudz tādu "brīnumu", ko jūs nekad neredzēsit no Zemes. Tieši šajā sakarā galvenokārt aizdomīgas ir amerikāņu ekspedīcijas uz Mēnesi. Viņi neko jaunu neatklāja. Tas man liek par to šaubīties.

Viktors Mihailovičs, patiesībā, man bija prātā nedaudz savādāk. Es uzskatu, ka vispirms jums ir jāiejūtas ērti Saules sistēmā. Paralēli tam, manuprāt, cilvēce sasniegs fiziskas un pēc tam arī tehniskas idejas, kas mums palīdzēs realizēt starpzvaigžņu attālumu krustpunktu saprātīgos laika limitos. Tie. Es domāju, ka visam ir savs laiks.

Un kas attiecas uz rezerves paletes plānu dzīvei, tad ir gan Marss, gan Venera un milzu planētu pavadoņi, piemērots ir arī Merkurs.

Seryozha! Uz visa rēķina savā laikā - tas ir nedaudz ne par to. Kamēr nebūsim izgudrojuši veidu, kā ceļot kosmosā vai kādā citā veidā ar ātrumiem, kas ir tuvu vai lielāki par gaismas ātrumu, tikmēr mēs, cik vien labi varēsim, iekārtosimies Saules sistēmā. Bet, tiklīdz būs iespēja aizlidot uz zvaigznēm, vismaz tuvākajām, tad uzreiz radīsies entuziasti, kas to darītu. Tātad, "Gaidām līdz pirmajai zvaigznei..." Nikolajs savukārt ierosina pēc inerces lidot uz pašu Zemi. Šeit mēs esam vienisprātis. Tāpēc mēs ne uz ko nelidosim, un, ja lidosim, būtu labāk, ja mēs nelidotu.

Kas attiecas uz Marsu, Venēru vai Merkuru, es nesapratu. Mēs nevarēsim tur dzīvot, pat uz Marsa. Marsam joprojām ir jāspēj pārvērsties par apdzīvojamu planētu. Un par Venēru un Merkuru – šeit ir ļoti slikti. Ja mēs iemācīsimies teraformēt planētas, tad domāju, ka varēsim aizlidot arī uz citām zvaigznēm. Tagad šķiet, ka šie uzdevumi ir salīdzināmi sarežģīti.

Ir vajadzīgi 5 gadi, lai aizlidotu uz kādu zvaigzni, un tikmēr uz zemes paies 50-100 gadi. Tie laiki, kad cilvēki bija gatavi kā Bikovs no Strugatska eposa ko tādu darīt, ir pagājuši (iespējams). Bet lidot tā, lai tur būtu laikā, bet tad vieglāk atgriezties pazīstamajā pasaulē. Turklāt ir jālido uz turieni, kur ir planētas, vēlams zaļajā zonā un vēlams uz akmens, būtu jauki ar skābekļa atmosfēru. Un ne jau tas, ka 30 rādiusā tādi ir. Ir jēga lidot tikai tāpēc, lai nedaudz lidotu. No tā jūs sasniegsit mazus zinātniskus rezultātus, viss, ko tur esošā misija uzzina par zvaigzni pēc laika, kurā misija tur lido un signāls nāk no turienes, šie dati novecos.

Kas attiecas uz Merkuru, tad tur var dzīvot polārajos reģionos, ir diezgan daudz zonu, kur ir ūdens un salīdzinoši zema temperatūra. Venera ir baloni vai kaut kas līdzīgs. Marss - būvniecība kupolveida pilsētu polārajās zonās, kāpēc gan ne? Uzskatu, ka segtu lielu dzīvojamo objektu būvniecības tehnoloģija tuvāko 50-100 gadu laikā sasniegs līmeni, kurā to būs iespējams atļauties.

Seryozha! Es saprotu, ka jūs spriežat šodien zināmās fizikas ietvaros. Ja paļausies uz SRT, tad tā arī būs, kā tu saki. Lidojiet 5 gadus īstajā laikā – tie būs desmitiem un simtiem gadu Zemes sistēmā atkarībā no gaismas ātruma tuvuma. Tomēr SRT, visticamāk, nav vispārēja teorija. Ja ir papildu izmēri, tad gaismas ātrumam hidrodinamikā būs tāds statuss kā skaņas ātrumam. Tāpēc, manuprāt, ir nepieciešams aplūkot problēmu plašāk, jo īpaši tāpēc, ka pierādījumi papildu dimensiju klātbūtnei, lai gan tiešā veidā vēl nav iegūti, kļūst par arvien svarīgāku aspektu visos fizikas pētījumos. Mums ir jāstrādā šajā virzienā.

Ja mums izdosies pārvarēt gaismas ātruma slieksni, tad nākamais ātruma ierobežojums var būt krietni pāri tā robežai. Un tas nozīmē, ka līdz tuvākajām zvaigznēm iespējams tikt stundās un minūtēs. Un šī ir cita situācija. Tikmēr, protams, mēs esam ierobežoti, veidojot modeļus lidojumam uz tuvākajām zvaigznēm.

Kas attiecas uz Merkuru, tad cilvēce kopumā tur nedzīvos. Un ūdens ir maz, un vieta ir ļoti ierobežota, un bez temperatūras arī starojums ir milzīgs. Var dzīvot arī Venēras sēra mākoņos, ja vien visu nepieciešamo no kaut kurienes dabū. Bet, ja Zemes nebūs, tad nebūs no kurienes to saņemt. Tas pats ar Marsu. Trīs problēmas visur, izņemot Zemi (pagaidām!), - skābeklis, ūdens, radiācija.

Vēl jo interesantāk ir būvēt kuģi ar dzinēju, ko darbina antimatērija. Tā kā konstrukcijas raksturlielumi netraucē izveidot dzinēju ar ātrumu 70% no gaismas ātruma un pie šāda ātruma, praktiski var pētīt laika un telpas paradoksus. Bet vai ar 70% pietiks, lai manifestētu dziļos fizikas likumus?

Vēl jo interesantāk ir būvēt kuģi ar dzinēju, ko darbina antimatērija.

Tāda dzinēja pat projektā nav. Bet ja arī būtu, tad kā lai notestē, ja nav degvielas. Un dažu fiziķu minējumi, ka antimateriālu var iegūt gramos, ir tikai minējumi. Faktiski neviena problēma nav tehniski atrisināta attiecībā uz tā izveidi, saglabāšanu un izmantošanu.

Atgādināšu, ka daudz vienkāršāka kodolenerģijas radīšanas problēma joprojām prasa milzīgas izmaksas. Tika izveidots kodolraķešu dzinējs, taču tas nekad nav lidojis statīva formā. Sarežģītāka nekā atomu instalācijas, bet tomēr daudz vienkāršāka, problēma ar parastās augstas temperatūras plazmas norobežošanu nav atrisināta nekā problēma ar antimateriālu. Tam tiek pievienota vesela virkne neatrisinātu problēmu, kas saistītas ar kustības īstenošanu ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam, telpā, kas piepildīta ar dažādām daļiņām un putekļiem. Tātad šāda kuģa celtniecība ir bezcerīgs projekts. Problēma ir jārisina principiāli citādā veidā.

Es atradu informāciju, ka Skolkovo pieņēma pieteikumu " mūžīgā kustības mašīna". Labi, būtu pareizi to saukt par "Instalāciju vakuuma enerģijas iegūšanai." Bet nē - "perpetual motion". http://lenta.ru/news/2012/10/22/inf/ Tātad tiešām ne viss ka atsevišķi fiziķi saka, ka ir uz pierādījumiem balstīta informācija.

Nanokuģu ideja pati par sevi ir interesanta. Taču ar dzinējiem ir nepārvarama problēma. Piemēram, raķete, kas no Zemes orbītas palaista uz Marsu ar ķīmisko degvielu, pat bez kravnesība, nevar būt mazs. Un citi motori arī nav piemēroti. Pēc izmēriem. Visa jēga ir zaudēta. Antimateriāls šajā gadījumā ir vienīgais pretendents.

Ja uzbūvētu antimateriālu savācēju ķēdi – tās glabātuvi – nanokosmosa kuģus, tad Tuvās telpas izpēte noritētu citādā tempā. Bet acīmredzot tā ir tikai interesanta ideja.

Šos paradoksus var pētīt uz zemes bāzētiem paātrinātājiem, tostarp LHC, ar ātrumu 0,999999 gaismas ātruma. Šī tēma ir par kosmosa ceļojumu iespējamība šādos ātrumos. Kā jau Folko teica, svarīgs jautājums gribu saņemtās pētniecības informācijas pārraide uz Zemi. Nanokuģim ar nanoantenu un nanoenerģiju radio pārraide, visticamāk, nebūs efektīva. Vēl viens veids ir nosūtīt kapsulu ar informāciju uz Zemi ar ātrumu 0,7 no gaismas ātruma, taču tas prasīs vēl ilgāku laiku.

Sol raksta:

pētīt... ar ātrumu 0,999999 gaismas ātruma.

Cits viedoklis šķiet saprātīgs un optimistisks:

zhvictorm raksta:

Līdz mēs neizgudroja veids, kā ceļot pa kosmosu vai kaut kā savādāk ar ātrumiem... lielāku par gaismas ātrumu. Bet tiklīdz ir veids lidot uz zvaigznēm...

Ivans raksta:

Ja zemes civilizācijai ir pieejami tikai tādi ātrumi jeb turklāt 70% no gaismas ātruma, tad tiešām var runāt tikai par kosmosa ceļojumu iespējamība.

Jā. Precīzāk, šādā situācijā viņi kopumā nepiemēroti(lielos attālumos). Vajag atrast jaunas fiziskas idejas, izskaidrojot telpas-laika struktūru dziļākā līmenī un līdz ar to iespēju apiet ierobežojumus, kas saistīti ar gaismas ātrumu.

Kopumā ideja kosmosa nanokuģi- interesanti!

Telpas ap tuvāko zvaigzni izpētei un iespējamai izvietošanai nenāks par ļaunu gan gaismas ātrums 70% no gaismas ātruma, gan dabas resursa izmantošana degvielas veidā.

Viņi netraucēs, bet kur tos dabūt? Mēs ne tikai vēl nezinām, kā sasniegt 70% no gaismas ātruma, bet arī nemākam veikt aktīvu navigāciju Saules sistēmā ar ātrumu 10-20 km/s.

Tas attiecas tikai uz degvielu. Antimatērija joprojām ir tīra fantāzija, jo īpaši šīs vielas izmaksas, kas izteiktas dolāros. Tas, ko viņi tagad var darīt, ir varbūt daži simti antihēlija atomu, un viss. Tomēr tie pastāv ļoti mazas sekundes daļas. Tātad tas viss ir fantāzija. Domāju, ka līdz zvaigznēm būs jānokļūst pavisam citādākos veidos, par kuriem vēl neko nezinām.

Protams, projekti kamēr viņi vairāk izskatās pēc līmeņa pat ne K.E. Ciolkovskis un N.I. Kibalčičs. Taču es neredzu nekādus fundamentālus, fundamentālus šķēršļus turpmākam darbam šajā jomā. Turklāt es runāju par no FUNDAMENTAL zinātne antimatērija vienmērīgi pāriet uz LIETOTS. Un, ņemot vērā mūsdienu eksperimentālās fizikas izmaksas, jo vairāk PRAKTISKI lietojumprogrammās būs antimateriāls, jo labāk kosmosa izpētē. Protams, tiek aprēķināts skaitlis 70% no gaismas ātruma. Bet paši aprēķini ir balstīti uz pašreizējo zināšanu līmeni.

Runājot par Prokofjeva E.P. tad īpaši interesanti un daudzsološi izskatās viņa priekšlikumi par nanotehnoloģiju un antimateriālu tehnoloģiju apvienošanu. Nanokuģu izveide ar dzinējiem, ko darbina antimateriāls. Tad jau pašreizējais antimatērijas daudzums ātri aizlidos uz Urānu. Ņemot vērā, ka viņš ir Nano biedrības biedrs, viņš droši vien zina, par ko runā.

Folk raksta:

Kāpēc mums jālido uz zvaigznēm? Man šķiet daudz svarīgāk šeit, Saules "nebrīvē" nostiprināties.

Tas ir gudra cilvēka, saprātīga un racionāla cilvēka jautājums. Vai jūs domājat, ka Maskavas Valsts universitātes dibinātājs ir bezcerīgi novecojis?

“Zvaigžņu bezdibenis ir pilns! Nav zvaigžņu skaita, dibena bezdibenis! M.V. Lomonosovs.

Protams, Maskava sniedz nopietnas perspektīvas, bet ir tāds provinces ciems Veškaima v Uļjanovskas apgabals. Šajā brīnišķīgajā vietā dzīvoja sapņains zēns, kurš izgatavoja paštaisītu teleskopu un ar garīgu bijību vēroja tālas zvaigznes. Skolotāji un vecāki mēģināja aizliegt nakts astronomiskos novērojumus, klasesbiedri nesaprata, taču visi juta šī puiša neparasto mērķtiecību un... lepojās, stāstot, ka līdzās dzīvo tāds "ekscentriķis".

Iesācējs mūziķis ieradās pie slavenā komponista ar vārdiem: "Es gribu iemācīties spēlēt tāpat kā jūs." Maestro ir pārsteigts: "Gluži kā es? Tavā vecumā es sapņoju radīt dievišķu mūziku un spēlēt kā Dievs... un tik maz panācu. Kas ar tevi notiks, ja uzstādīsi sev tik ikdienišķu mērķi?"

Neskatoties uz ievērojamiem sasniegumiem kosmosa jomā, kosmoss zemes iedzīvotājiem joprojām ir noslēpums. Burtiski atstājis pēdas uz Mēness, cilvēks joprojām atrodas nesasniedzamā attālumā no tuvākajām zvaigznēm, piemēram, Alfa Kentauri. Tomēr situācija drīzumā var mainīties.

Alfa Kentauri un Saules izmēri. Kapcovs Ruslans | Wikimedia Commons

Slavenais angļu teorētiskais fiziķis Stīvens Hokings un krievu miljardieris Jurijs Milners 12. aprīlī, lai izpētītu potenciālo Alfa Kentauri sistēmas apdzīvojamo zonu.

Ceļš uz Zemei tuvāko zvaigzni ir vairāk nekā 4,3 gaismas gadi, lai to pārvarētu nanoierīcēm, kuras tiks palaists projekta ietvaros. izrāviens starshot, tas prasīs apmēram 20 gadus. Taču tuvāko gadu laikā projekta praktiskā īstenošana diez vai sāksies, tāpēc pagaidām atliek tikai izpētīt jautājuma teorētisko daļu. Jā, zinātniskais raksts dzīvā zinātne piedāvā piecus interesantākos faktus par Alfa Kentauri.

1. Alfa Kentauri nav zvaigzne.

Saskaņā ar NASA klasifikāciju Alpha Centauri nav zvaigzne, bet gan zvaigžņu sistēma. Tas sastāv no trim zvaigznēm. Proxima Centauri atrodas vistuvāk Zemei, taču tā ir arī vistuvākā no zvaigžņu trīsvienības. Pārējās divas zvaigznes - Alpha Centauri A un B - ir dubultzvaigzne, vizuāli daudz spožāka. Tomēr tie neatrodas tieši blakus viens otram.

Salīdzinājumam, Zeme atrodas aptuveni 150 miljonu kilometru attālumā no Saules. Attālums starp Alfa Centauri A un B ir aptuveni 23 reizes lielāks par šo vērtību un ir aptuveni salīdzināms ar attālumu no Saules līdz Urānam.

2. Attālums no Zemes līdz Alfa Kentauri ir milzīgs

Proxima Centauri atrodas 39 900 000 000 000 kilometru attālumā no Zemes, kas ir aptuveni vienāds ar 4,22 gaismas gadiem. Tas ir, ja cilvēcei būtu kosmosa kuģis, kas spēj pārvietoties ar gaismas ātrumu, ceļojums līdz tuvākajai zvaigznei prasīja 4,22 gadus, bet līdz Alpha Centauri A un B - apmēram 4,35 gadus.

3. Alfa Kentauri sistēmā ir planēta

2012. gadā zinātnieki paziņoja, ka Alfa Kentauri sistēmā ir atklāta planēta, kas pēc izmēra un masas ir salīdzināma ar Zemi. Tas riņķo orbītā Alpha Centauri B.

Tiek pieņemts, ka šīs planētas, ko sauc par Alpha Centauri Bb, virsmu klāj izkausēta lava, jo tā atrodas ļoti tuvu pašai zvaigznei - aptuveni 6 miljonu kilometru attālumā. Šīs planētas klātbūtne ļauj zinātniekiem cerēt, ka Alfa Kentauri sistēmā tā dēvētajā "apdzīvojamajā zonā" var pastāvēt vēl viena planēta ar šķidru ūdeni uz virsmas un mākoņiem atmosfērā.

4. Alfa Kentauri - spilgta "veca"

Alpha Centauri A ir ceturtā spožākā zvaigzne nakts debesīs. Tā pieder pie dzelteno zvaigžņu kategorijas, tāpat kā Saule, bet pēc izmēra pārsniedz to par aptuveni 25%. Alpha Centauri B ir oranža zvaigzne, nedaudz mazāka par Sauli. Proxima Centauri, gluži pretēji, ir septiņas reizes mazāka par Sauli un pieder pie sarkanā pundura kategorijas.

Turklāt visas trīs zvaigznes ir vecākas par Sauli. Ja mūsu zvaigznes vecums ir aptuveni 4,6 miljardi gadu, tad Alfa Kentauri sistēmas zvaigznes ir aptuveni 4,85 miljardus gadu vecas.

5. Dienvidu puslode zina labāk

Alfa Kentauri nav redzama lielākajā daļā ziemeļu puslodes, proti, tiem, kas dzīvo virs 29 grādiem ziemeļu platuma.

Bet novērotāji dienvidu puslodē to var redzēt ar neapbruņotu aci naksnīgajās debesīs. Jums vienkārši jāatrod Dienvidu krusta zvaigznājs debesīs un pēc tam jāskatās pa kreisi gar horizontālo krusta daļu, līdz parādās spilgts mirgojošs punkts. Vasarā ASV Floridas un Teksasas štatu, kā arī daļu Meksikas iedzīvotāji var novērot Alfa Kentauri tieši virs horizonta.

> > Cik ilgs laiks būs nepieciešams, lai ceļotu līdz tuvākajai zvaigznei?

Uzzināt, cik ilgi jālido līdz tuvākajai zvaigznei: Zemei tuvākā zvaigzne pēc Saules, attālums līdz Proxima Centauri, palaišanas apraksts, jaunas tehnoloģijas.

Mūsdienu cilvēce velta pūles vietējās Saules sistēmas attīstībai. Bet vai mēs varēsim doties izpētē uz kaimiņu zvaigzni? Un cik daudz laiks ceļot uz tuvāko zvaigzni? Uz to var atbildēt ļoti vienkārši vai iedziļināties zinātniskās fantastikas jomā.

Runājot no mūsdienu tehnoloģiju pozīcijām, reālie skaitļi atbaidīs entuziastus un sapņotājus. Neaizmirsīsim, ka telpa ir neticami plaša un mūsu resursi joprojām ir ierobežoti.

Planētai Zeme tuvākā zvaigzne ir. Šis ir galvenās secības vidējais pārstāvis. Bet mums apkārt ir daudz kaimiņu, tāpēc jau varam izveidot veselu maršruta karti. Bet cik ilgs laiks nepieciešams, lai tur nokļūtu?

Kura zvaigzne ir vistuvākā

Zemei tuvākā zvaigzne ir Proxima Centauri, tāpēc šobrīd aprēķini jābalsta uz tās īpašībām. Tā ir daļa no Alpha Centauri trīskāršās sistēmas un atrodas tālu no mums 4,24 gaismas gadu attālumā. Tas ir izolēts sarkanais punduris, kas atrodas 0,13 gaismas gadu attālumā no binārās zvaigznes.

Tiklīdz aktualizējas tēma par starpzvaigžņu ceļojumiem, visi uzreiz aizdomājas par deformācijas ātrumu un lēkšanu tārpu caurumos. Bet tie visi ir vai nu nesasniedzami, vai absolūti neiespējami. Diemžēl jebkura liela attāluma misija prasīs vairāk nekā vienu paaudzi. Sāksim ar lēnākajām metodēm.

Cik ilgi šodien būs jāceļo līdz tuvākajai zvaigznei

Ir viegli veikt aprēķinus, pamatojoties uz esošo tehniku ​​un mūsu sistēmas ierobežojumiem. Piemēram, New Horizons misijā tika izmantoti 16 hidrazīna monopropelenta dzinēji. Lai nokļūtu līdz , bija nepieciešamas 8 stundas un 35 minūtes. Bet SMART-1 misija balstījās uz jonu dzinējiem un ceļoja uz Zemes pavadoni 13 mēnešus un divas nedēļas.

Tāpēc mums ir vairākas transportlīdzekļu iespējas. Turklāt to var izmantot vai kā milzu gravitācijas katapulti. Bet, ja mēs plānojam iet tik tālu, mums ir jāpārbauda visas iespējamās iespējas.

Tagad mēs runājam ne tikai par esošajām tehnoloģijām, bet arī par tām, kuras teorētiski var radīt. Daži no tiem jau ir pārbaudīti misijās, bet citi ir izveidoti tikai zīmējumu veidā.

Jonu spēks

Tas ir lēnākais, bet ekonomisks veids. Pirms dažām desmitgadēm jonu dzinējs tika uzskatīts par fantastisku. Bet tagad to izmanto daudzās ierīcēs. Piemēram, SMART-1 misija ar tās palīdzību nokļuva uz Mēness. Šajā gadījumā tika izmantota iespēja ar saules paneļiem. Tādējādi viņš iztērēja tikai 82 kg ksenona degvielas. Šeit mēs uzvaram efektivitātes ziņā, bet noteikti ne ātruma ziņā.

Pirmo reizi jonu dzinējs tika izmantots Deep Space 1, kas lidoja līdz (1998). Ierīce izmantoja tāda paša veida dzinēju kā SMART-1, izmantojot tikai 81,5 kg degvielas. 20 mēnešu ceļojuma laikā viņam izdevās paātrināties līdz 56 000 km / h.

Jonu tips tiek uzskatīts par daudz ekonomiskāku nekā raķešu tehnoloģija, jo sprāgstvielas masas vienībā vilces spēks ir daudz lielāks. Bet tas prasa ilgu laiku, lai paātrinātu. Ja tos plānotu izmantot, lai ceļotu no Zemes uz Proksimu Kentauri, tad būtu nepieciešams daudz raķešu degvielas. Lai gan par pamatu var ņemt iepriekšējos rādītājus. Tātad, ja ierīce pārvietojas ar ātrumu 56 000 km/h, tad tā 2700 cilvēku paaudzēs veiks 4,24 gaismas gadu attālumu. Tāpēc maz ticams, ka tas tiks izmantots pilotētai lidojuma misijai.

Protams, uzpildot to ar milzīgu degvielas daudzumu, jūs varat palielināt ātrumu. Bet ierašanās laiks joprojām prasīs standarta cilvēka dzīvi.

Palīdzība no gravitācijas

Šī ir populāra metode, jo tā ļauj izmantot orbītu un planētu gravitāciju, lai mainītu maršrutu un ātrumu. To bieži izmanto, lai dotos uz gāzes gigantiem, lai palielinātu ātrumu. Mariner 10 to izmēģināja pirmo reizi. Viņš paļāvās uz Veneras gravitāciju, lai sasniegtu (1974. gada februāris). 80. gados Voyager 1 izmantoja Saturna un Jupitera pavadoņus, lai paātrinātu līdz 60 000 km/h un dotos starpzvaigžņu telpā.

Bet, izmantojot gravitāciju, iegūtā ātruma rekordists bija Helios-2 misija, kas devās pētīt starpplanētu vidi 1976. gadā.

Pateicoties 190 dienu orbītas lielajai ekscentricitātei, ierīce spēja paātrināties līdz 240 000 km/h. Šim nolūkam tika izmantota tikai saules gravitācija.

Nu, ja mēs Voyager 1 nosūtīsim ar ātrumu 60 000 km/h, mums būs jāgaida 76 000 gadu. Helios 2 tas būtu prasījis 19 000 gadu. Tas ir ātrāk, bet ar to nepietiek.

Elektromagnētiskā piedziņa

Ir vēl viens veids - radiofrekvences rezonanses motors (EmDrive), ko ierosināja Rodžers Šavirs 2001. gadā. Tas ir balstīts uz faktu, ka elektromagnētiskie mikroviļņu rezonatori var pārveidot elektrisko enerģiju vilcē.

Lai gan parastie elektromagnētiskie motori ir paredzēti noteikta veida masas pārvietošanai, šis neizmanto reakcijas masu un nerada virziena starojumu. Šis uzskats ir uztverts ar lielu skepsi, jo tas pārkāpj impulsa saglabāšanas likumu: impulsa sistēma sistēmā paliek nemainīga un mainās tikai spēka iedarbībā.

Taču nesenie eksperimenti lēnām piesaista malumedniecības atbalstītājus. 2015. gada aprīlī pētnieki paziņoja, ka ir veiksmīgi pārbaudījuši disku vakuumā (tas nozīmē, ka tas varētu darboties kosmosā). Jūlijā viņi jau bija izveidojuši savu dzinēja versiju un uzrādīja ievērojamu vilci.

2010. gadā Huang Yang pārņēma rakstu sēriju. Viņa pabeidza savu pēdējo darbu 2012. gadā, kur viņa ziņoja par lielāku ievades jaudu (2,5 kW) un pārbaudīja vilces apstākļus (720 mN). 2014. gadā viņa pievienoja arī dažas detaļas par iekšējo temperatūras izmaiņu izmantošanu, kas apstiprināja sistēmas darbspēju.

Ja tic aprēķiniem, ierīce ar šādu dzinēju var aizlidot uz Plutonu 18 mēnešu laikā. Tie ir svarīgi rezultāti, jo tie veido 1/6 no New Horizons pavadītā laika. Izklausās labi, taču pat tādā gadījumā būtu nepieciešami 13 000 gadu, lai ceļotu uz Proksimu Kentauri. Turklāt mums joprojām nav 100% pārliecības par tā efektivitāti, tāpēc nav jēgas sākt attīstību.

Kodoltermiskās un elektriskās iekārtas

NASA jau vairākus gadu desmitus ir pētījusi kodoldzinēju. Reaktoros šķidrā ūdeņraža sildīšanai izmanto urānu vai deitēriju, pārvēršot to jonizētā ūdeņraža gāzē (plazmā). Pēc tam tas tiek nosūtīts caur raķetes sprauslu, lai izveidotu vilci.

Kodolraķešu spēkstacija satur to pašu sākotnējo reaktoru, kas pārveido siltumu un enerģiju elektroenerģijā. Abos gadījumos raķete paļaujas uz kodola skaldīšanu vai kodolsintēzi, lai radītu vilces sistēmas.

Salīdzinot ar ķīmiskajiem dzinējiem, mēs iegūstam vairākas priekšrocības. Sāksim ar neierobežotu enerģijas blīvumu. Turklāt tiek garantēta lielāka saķere. Tas samazinātu degvielas patēriņa līmeni un tādējādi samazinātu palaišanas masu un misiju izmaksas.

Līdz šim nav bijis neviens palaists kodoltermiskais dzinējs. Bet ir daudz jēdzienu. Tās svārstās no tradicionālajām cietajām struktūrām līdz tām, kuru pamatā ir šķidras vai gāzveida serdeņi. Neskatoties uz visām šīm priekšrocībām, vismodernākā koncepcija sasniedz maksimālo īpatnējo impulsu 5000 sekundes. Ja jūs izmantojat līdzīgu dzinēju, lai dotos ceļā, kad planēta atrodas 55 000 000 km attālumā ("opozīcijas" pozīcija), tad tas prasīs 90 dienas.

Bet, ja mēs to nosūtām uz Proxima Centauri, tad būs nepieciešami gadsimti, lai paātrinājums sasniegtu gaismas ātrumu. Pēc tam būtu vajadzīgi vairāki gadu desmiti, lai ceļotu un vēl gadsimtu, lai palēninātu. Kopumā periods tiek samazināts līdz tūkstoš gadiem. Lieliski piemērots starpplanētu ceļojumiem, taču joprojām nav piemērots starpzvaigžņu ceļojumiem.

Teorētiski

Jūs droši vien jau sapratāt, ka mūsdienu tehnoloģijas ir diezgan lēnas, lai pārvarētu tik lielus attālumus. Ja mēs vēlamies to izdarīt vienā paaudzē, tad mums ir jāizdomā kaut kas izrāviens. Un, ja zinātniskās fantastikas grāmatu lappusēs joprojām krāj putekļus tārpu caurumi, tad mums ir dažas reālas idejas.

Kodolimpulsu kustība

Šo ideju tālajā 1946. gadā izstrādāja Staņislavs Ulams. Projekts sākās 1958. gadā un turpinājās līdz 1963. gadam ar nosaukumu Orion.

Orions plānoja izmantot impulsīvu kodolsprādzienu spēku, lai radītu spēcīgu grūdienu ar augstu īpatnējo impulsu. Tas ir, mums ir liels kosmosa kuģis ar milzīgu kodoltermisko kaujas galviņu krājumu. Kritiena laikā mēs izmantojam detonācijas vilni uz aizmugurējās platformas ("stūmējs"). Pēc katra sprādziena stūmēja spilventiņš absorbē spēku un pārvērš vilces spēku impulsā.

Protams, mūsdienu pasaulē metodei trūkst elegances, taču tā garantē nepieciešamo impulsu. Pēc provizoriskiem aprēķiniem, šajā gadījumā iespējams sasniegt 5% no gaismas ātruma (5,4 x 10 7 km/h). Bet dizains cieš no trūkumiem. Sāksim ar to, ka šāds kuģis būtu ļoti dārgs, turklāt tas svērtu 400 000-4 000 000 tonnu. Turklāt ¾ no svara veido kodolbumbas (katra no tām sasniedz 1 tonnu).

Kopējās palaišanas izmaksas tajā laikā būtu pieaugušas līdz 367 miljardiem USD (šobrīd 2,5 triljoni USD). Problēma ir arī ar radīto radiāciju un kodolatkritumiem. Domājams, ka tieši šī iemesla dēļ projekts tika apturēts 1963. gadā.

kodolsintēze

Šeit tiek izmantotas kodoltermiskās reakcijas, kuru dēļ tiek radīta vilce. Enerģija rodas, deitērija/hēlija-3 granulas aizdedzina reakcijas kamerā, izmantojot inerciālo izolāciju, izmantojot elektronu starus. Šāds reaktors uzspridzinātu 250 granulas sekundē, radot augstas enerģijas plazmu.

Šādā attīstībā degviela tiek ietaupīta un tiek radīts īpašs impulss. Sasniedzamais ātrums - 10600 km (ievērojami ātrāk nekā standarta raķetes). Pēdējā laikā arvien vairāk cilvēku interesējas par šo tehnoloģiju.

1973.-1978.gadā. Britu starpplanētu biedrība ir izveidojusi priekšizpēti - Project Daedalus. Tas balstījās uz pašreizējām zināšanām par kodolsintēzes tehnoloģiju un divpakāpju bezpilota zondes pieejamību, kas varētu sasniegt Bārnarda zvaigzni (5,9 gaismas gadi) vienas dzīves laikā.

Pirmais posms darbosies 2,05 gadus un paātrinās kuģi līdz 7,1% no gaismas ātruma. Tad tas tiks nomests un dzinējs iedarbināsies, 1,8 gadu laikā palielinot ātrumu līdz 12%. Pēc tam otrā posma dzinējs apstāsies un kuģis ceļos 46 gadus.

Kopumā kuģis sasniegs zvaigzni pēc 50 gadiem. Ja jūs to nosūtīsit uz Proxima Centauri, tad laiks tiks samazināts līdz 36 gadiem. Taču arī šī tehnoloģija ir saskārusies ar šķēršļiem. Sāksim ar to, ka hēlijs-3 būs jāiegūst uz Mēness. Un reakcijai, kas aktivizē kosmosa kuģa kustību, ir nepieciešams, lai atbrīvotā enerģija pārsniedz palaišanai izmantoto enerģiju. Un, lai gan testēšana noritēja labi, mums joprojām nav tādas jaudas, kāda mums nepieciešama, lai darbinātu starpzvaigžņu kosmosa kuģi.

Nu, neaizmirsīsim naudu. Viena 30 megatonnu raķetes palaišana NASA izmaksā 5 miljardus dolāru. Tātad Daedalus projekts svērtu 60 000 megatonu. Turklāt būs nepieciešams jauna veida kodolsintēzes reaktors, kas arī neietilpst budžetā.

reaktīvo dzinēju

Šo ideju 1960. gadā ierosināja Roberts Busards. To var uzskatīt par uzlabotu kodolsintēzes veidu. Tas izmanto magnētiskos laukus, lai saspiestu ūdeņraža degvielu, līdz tiek aktivizēta kodolsintēze. Bet šeit tiek izveidota milzīga elektromagnētiskā piltuve, kas “izvelk” ūdeņradi no starpzvaigžņu vides un izgāž to reaktorā kā degvielu.

Kuģis uzņems ātrumu un saspiestais magnētiskais lauks sasniegs saplūšanas procesu. Pēc tam tas novirzīs enerģiju izplūdes gāzu veidā caur motora sprauslu un paātrinās kustību. Neizmantojot citu degvielu, jūs varat sasniegt 4% no gaismas ātruma un doties jebkurā galaktikā.

Bet šai shēmai ir milzīgs trūkums. Tūlīt rodas pretestības problēma. Lai uzkrātu degvielu, kuģim jāpalielina ātrums. Bet tas saskaras ar milzīgu ūdeņraža daudzumu, tāpēc tas var palēnināt, it īpaši, ja tas nokļūst blīvos reģionos. Turklāt kosmosā ir ļoti grūti atrast deitēriju un tritiju. Bet šo jēdzienu bieži izmanto zinātniskajā fantastikā. Populārākais piemērs ir Star Trek.

lāzera bura

Lai ietaupītu naudu, saules buras jau ļoti ilgu laiku ir izmantotas transportlīdzekļu pārvietošanai pa Saules sistēmu. Tie ir viegli un lēti, turklāt tiem nav nepieciešama degviela. Bura izmanto starojuma spiedienu no zvaigznēm.

Bet, lai šādu dizainu izmantotu starpzvaigžņu ceļojumiem, tas ir jāvada ar fokusētiem enerģijas stariem (lāzeriem un mikroviļņiem). Tikai šādā veidā to var paātrināt līdz atzīmei, kas ir tuvu gaismas ātrumam. Šo koncepciju 1984. gadā izstrādāja Roberts Fords.

Būtība ir tāda, ka tiek saglabātas visas saules buras priekšrocības. Un, lai gan lāzeram būs vajadzīgs laiks, lai paātrinātu, ierobežojums ir tikai gaismas ātrums. 2000. gadā veikts pētījums parādīja, ka lāzera bura var sasniegt pusi no gaismas ātruma mazāk nekā 10 gados. Ja buras izmērs ir 320 km, tad galamērķi tā sasniegs pēc 12 gadiem. Un, ja jūs to palielināsit līdz 954 km, tad pēc 9 gadiem.

Bet tā ražošanai ir jāizmanto uzlaboti kompozītmateriāli, lai izvairītos no kušanas. Neaizmirstiet, ka tam ir jāsasniedz milzīgs izmērs, tāpēc cena būs augsta. Turklāt jums būs jātērē nauda, ​​lai izveidotu jaudīgu lāzeru, kas varētu nodrošināt vadību tik lielā ātrumā. Lāzers patērē līdzstrāvu 17 000 teravavatu. Lai jūs saprastu, tas ir enerģijas daudzums, ko visa planēta patērē vienā dienā.

antimatērija

Šis ir materiāls, ko attēlo antidaļiņas, kas sasniedz tādu pašu masu kā parastajām, bet kurām ir pretējs lādiņš. Šāds mehānisms izmantotu mijiedarbību starp vielu un antimateriālu, lai radītu enerģiju un radītu vilci.

Kopumā šādā dzinējā ir iesaistītas ūdeņraža un antiūdeņraža daļiņas. Turklāt šādā reakcijā izdalās tāds pats enerģijas daudzums kā kodoltermiskajā bumbā, kā arī subatomisku daļiņu vilnis, kas pārvietojas ar 1/3 gaismas ātruma.

Šīs tehnoloģijas priekšrocība ir tāda, ka lielākā daļa masas tiek pārvērsta enerģijā, kas radīs lielāku enerģijas blīvumu un īpatnējo impulsu. Rezultātā mēs iegūsim ātrāko un ekonomiskāko kosmosa kuģi. Ja parastā raķete izmanto tonnas ķīmiskās degvielas, tad antimatērijas dzinējs tādām pašām darbībām tērē tikai dažus miligramus. Šāda tehnoloģija būtu lielisks variants ceļojumam uz Marsu, taču to nevar pielietot citai zvaigznei, jo degvielas daudzums pieaug eksponenciāli (kopā ar izmaksām).

Divpakāpju antimatērijas raķetei 40 gadu ilgam lidojumam būtu nepieciešamas 900 000 tonnu propelenta. Grūtības ir tādas, ka, lai iegūtu 1 gramu antimatērijas, būs nepieciešami 25 miljoni miljardu kilovatstundu enerģijas un vairāk nekā triljons dolāru. Šobrīd mums ir tikai 20 nanogrami. Bet šāds kuģis spēj paātrināties līdz pusei gaismas ātruma un 8 gadu laikā aizlidot uz zvaigzni Proxima Centauri Kentaura zvaigznājā. Bet tas sver 400 Mt un tērē 170 tonnas antimatērijas.

Kā problēmas risinājumu viņi ierosināja izstrādāt "pretmateriālu raķešu starpzvaigžņu pētniecības sistēmas vakuumu". Šeit varētu izmantot lielus lāzerus, kas rada antimatērijas daļiņas, kad tās tiek izšautas tukšā telpā.

Idejas pamatā ir arī degvielas izmantošana no kosmosa. Bet atkal ir augsto izmaksu brīdis. Turklāt cilvēce vienkārši nespēj radīt tādu daudzumu antimatērijas. Pastāv arī radiācijas risks, jo matērijas un antimateriālu iznīcināšana var radīt augstas enerģijas gamma staru sprādzienus. Būs nepieciešams ne tikai aizsargāt ekipāžu ar speciāliem ekrāniem, bet arī aprīkot dzinējus. Tāpēc rīks ir zemāks par praktiskumu.

Bubble Alcubierre

1994. gadā to ierosināja meksikāņu fiziķis Migels Alkubjērs. Viņš vēlējās izveidot rīku, kas nepārkāptu īpašo relativitātes teoriju. Viņš ierosina izstiept laiktelpas audumu vilnī. Teorētiski tas novedīs pie tā, ka attālums objekta priekšā tiks samazināts, bet aiz tā paplašināsies.

Kuģis, kas noķerts viļņa iekšpusē, spēs pārvietoties tālāk par relatīvistisko ātrumu. Pats kuģis "velku burbulī" nekustēsies, tāpēc telpas-laika noteikumi nav spēkā.

Ja mēs runājam par ātrumu, tad tas ir "ātrāk par gaismu", bet tādā ziņā, ka kuģis galamērķi sasniegs ātrāk nekā gaismas stars, kas ir izgājis ārpus burbuļa. Aprēķini liecina, ka galamērķī tas nonāks 4 gadu laikā. Ja jūs domājat teorētiski, tad šī ir ātrākā metode.

Bet šī shēma neņem vērā kvantu mehāniku, un visa teorija to tehniski atceļ. Arī nepieciešamās enerģijas daudzuma aprēķini parādīja, ka būs nepieciešama ārkārtīgi liela jauda. Un mēs vēl neesam pieskārušies drošības jautājumiem.

Taču 2012. gadā tika runāts, ka šī metode tiek pārbaudīta. Zinātnieki apgalvoja, ka ir uzbūvējuši interferometru, kas varētu noteikt izkropļojumus kosmosā. 2013. gadā Reaktīvās dzinējspēka laboratorijā tika veikts eksperiments vakuumā. Noslēgumā jāsaka, ka rezultāti nebija pārliecinoši. Ja jūs iedziļināsities, jūs varat saprast, ka šī shēma pārkāpj vienu vai vairākus dabas pamatlikumus.

Kas no tā izriet? Ja jūs cerējāt doties turp un atpakaļ uz zvaigzni, tad izredzes ir neticami mazas. Bet, ja cilvēce nolēma uzbūvēt kosmosa šķirstu un sūtīt cilvēkus gadsimtu ceļojumā, tad viss ir iespējams. Protams, pagaidām tās ir tikai runas. Taču zinātnieki šādās tehnoloģijās būtu aktīvāki, ja mūsu planētai vai sistēmai būtu reālas briesmas. Tad ceļojums uz citu zvaigzni būtu izdzīvošanas jautājums.

Pagaidām varam tikai sērfot un izpētīt savas dzimtās sistēmas plašumus, cerot, ka nākotnē būs jauns veids, kas ļāva realizēt starpzvaigžņu tranzītus.