Kui kaua kulub lähima täheni lendamiseks? (8 fotot). Kuidas lennata Alpha Centaurisse – tehnilised üksikasjad Kui kaua lennata kõige kaugema tähe juurde

Hoolimata märkimisväärsetest edusammudest kosmosevaldkonnas, jääb ruum maaelanike jaoks endiselt suures osas saladuseks. Jättes sõna otseses mõttes Kuule jälje, jääb inimene lähimatest tähtedest, nagu Alfa Centauri, kättesaamatus kaugusele. Olukord võib aga peagi muutuda.

Alpha Centauri ja päikese suurused. Kaptsov Ruslan | Wikimedia Commons

Kuulus inglise teoreetiline füüsik Stephen Hawking ja Vene miljardär Juri Milner 12. aprillil, et uurida Alpha Centauri süsteemi potentsiaalselt elamiskõlblikku tsooni.

Projekti raames käivitatavad nanoseadmed peavad Maale lähima täheni jõudma rohkem kui 4,3 valgusaastat Starshoti läbimurre, see võtab umbes 20 aastat. Projekti praktiline elluviimine aga tõenäoliselt lähiaastatel ei alga, nii et praegu jääb üle vaid uurida teema teoreetilist osa. Niisiis, teaduslik väljaanne LiveScience tutvustab viit kõige uudishimulikumat fakti Alpha Centauri kohta.

1. Alpha Centauri ei ole staar

NASA klassifikatsiooni järgi ei ole Alpha Centauri täht, vaid tähesüsteem. See koosneb kolmest tähest. Proxima Centauri asub Maale kõige lähemal, kuid on ka tähekolmainsuse kõige hämaram. Ülejäänud kaks tähte, Alpha Centauri A ja B, on kaksiktäht, visuaalselt palju heledamad. Need ei asu aga otse kõrvuti.

Võrdluseks, Maa asub Päikesest umbes 150 miljoni kilomeetri kaugusel. Alpha Centauri A ja B vaheline kaugus on sellest väärtusest umbes 23 korda suurem ja on ligikaudu võrreldav kaugusega Päikesest Uraanini.

2. Kaugus Maast Alfa Centaurini on tohutu

Proxima Centauri asub Maast 39 900 000 000 000 kilomeetri kaugusel, mis on ligikaudu 4,22 valgusaastat. See tähendab, et kui inimkonnal oleks kosmoselaevad, mis suudaksid liikuda valguse kiirusel, kestaks teekond lähima täheni 4,22 aastat ning Alpha Centauri A ja B juurde umbes 4,35 aastat.

3. Alfa Centauri süsteemis on planeet

2012. aastal teatasid teadlased, et avastasid Alpha Centauri süsteemis planeedi, mis on suuruse ja massi poolest võrreldav Maaga. See tiirleb ümber Alpha Centauri B.

Eeldatakse, et selle planeedi, mida nimetatakse Alpha Centauri Bb, pind on kaetud sula laavaga, kuna see asub tähe enda lähedal umbes 6 miljoni kilomeetri kaugusel. Selle planeedi olemasolu annab teadlastele lootust, et Alpha Centauri süsteemis võib niinimetatud "elamiskõlblikus tsoonis" olla veel üks planeet, mille pinnal on vedel vesi ja atmosfääris pilved.

4. Alpha Centauri särav "vana daam"

Alpha Centauri A on öises taevas säravuselt neljas täht. See kuulub kollaste tähtede kategooriasse nagu Päike, kuid ületab selle suuruselt umbes 25%. Alpha Centauri B on oranž täht, pisut väiksem kui Päike. Proxima Centauri, vastupidi, on seitse korda väiksem kui Päike ja liigitatakse punaseks kääbuseks.

Pealegi on kõik kolm tähte vanemad kui Päike. Kui meie tähe vanus on umbes 4,6 miljardit aastat, siis Alpha Centauri süsteemi tähed on umbes 4,85 miljardit aastat vanad.

5. Lõunapoolkera teab kõige paremini

Alpha Centauri ei ole nähtav kogu põhjapoolkeral, nimelt neile, kes elavad üle 29 kraadi põhjapoolkeral.

Kuid lõunapoolkera vaatlejad saavad seda öötaevas palja silmaga näha. Peate lihtsalt taevast üles leidma Lõunaristi tähtkuju ja seejärel piki risti horisontaalset osa vasakule vaatama, kuni ilmub hele värelev punkt. Suvel saavad Ameerika Florida ja Texase osariikide ning ka Mehhiko osa elanikud jälgida Alpha Centaurit otse horisondi kohal.

> > Kui kaua kulub reisimiseks lähima täheni?

Uuri välja, kui kaua lennata lähima täheni: Maale lähim täht pärast Päikest, kaugus Proxima Centaurist, kaatrite kirjeldus, uued tehnoloogiad.

Kaasaegne inimkond kulutab oma jõupingutused oma loodusliku päikesesüsteemi uurimiseks. Aga kas saame minna luurele naabertähe juurde? Ja kui palju Kui kaua kulub reisimiseks lähima täheni?? Sellele saab vastata väga lihtsalt või minna sügavamale ulme valdkonda.

Tänapäeva tehnoloogia vaatenurgast rääkides peletavad reaalsed numbrid entusiaste ja unistajaid eemale. Ärgem unustagem, et kaugused kosmoses on uskumatult suured ja meie ressursid on endiselt piiratud.

Planeet Maale lähim täht on . See on põhijärjestuse keskmine esindaja. Kuid meie ümber on palju naabreid, seega on juba võimalik koostada terve marsruutide kaart. Aga kui kaua sinna jõudmine aega võtab?

Milline täht on kõige lähemal

Maale lähim täht on Proxima Centauri, seega peaksite praegu arvutustes lähtuma selle omadustest. See on osa kolmiksüsteemist Alpha Centauri ja asub meist 4,24 valgusaasta kaugusel. See on isoleeritud punane kääbustäht, mis asub kaksiktähest 0,13 valgusaasta kaugusel.

Niipea kui tähtedevahelise reisimise teema päevakorda kerkib, mõtlevad kõik kohe lõimekiirusele ja ussiaukudesse hüppamisele. Kuid kõik need on kas endiselt saavutamatud või täiesti võimatud. Kahjuks kulub igale pikamaamissioonile rohkem kui üks põlvkond. Alustame analüüsi kõige aeglasemate meetoditega.

Kui kaua võtab täna reisimine lähima täheni?

Olemasolevate seadmete ja meie süsteemi piiride põhjal on arvutusi lihtne teha. Näiteks New Horizonsi missioonil kasutati 16 mootorit, mis töötasid hüdrasiini monopropellendil. Sinna jõudmiseks kulus 8 tundi 35 minutit. Kuid SMART-1 missioon põhines ioonmootoritel ning Maa satelliidile jõudmiseks kulus 13 kuud ja kaks nädalat.

See tähendab, et meil on mitu sõidukivalikut. Lisaks saab seda kasutada hiiglasliku gravitatsioonilise kada. Kui aga plaanime nii kaugele reisida, peame üle vaatama kõik võimalikud variandid.

Nüüd ei räägi me mitte ainult olemasolevatest tehnoloogiatest, vaid ka neist, mida teoreetiliselt saab luua. Mõned neist on juba missioonidel testitud, teised aga ainult jooniste kujul.

Iooniline tugevus

See on kõige aeglasem meetod, kuid see on ökonoomne. Veel mõnikümmend aastat tagasi peeti ioonmootorit fantastiliseks. Kuid nüüd kasutatakse seda paljudes seadmetes. Näiteks SMART-1 missioon jõudis selle abil Kuule. Sel juhul kasutati võimalust päikesepaneelidega. Seega kulutas ta vaid 82 kg ksenoonkütust. Siin võidame efektiivsuses, aga kindlasti mitte kiiruses.

Esimest korda kasutati ioonmootorit Deep Space 1 jaoks, mis lendas (1998). Seade kasutas sama tüüpi mootorit nagu SMART-1, kasutades ainult 81,5 kg raketikütust. 20-kuulise reisi jooksul suutis ta kiirendada 56 000 km/h-ni.

Ioonitüüpi peetakse palju ökonoomsemaks kui raketitehnoloogiat, kuna tõukejõud lõhkeaine massiühiku kohta on palju suurem. Kuid kiirendamiseks kulub palju aega. Kui neid plaanitaks kasutada Maalt Proxima Centaurisse reisimiseks, oleks vaja palju raketikütust. Kuigi võite võtta aluseks varasemad näitajad. Seega, kui seade liigub kiirusega 56 000 km/h, läbib see 2700 inimpõlvega 4,24 valgusaastat. Seega on ebatõenäoline, et seda mehitatud lennumissiooniks kasutatakse.

Muidugi, kui täidate selle tohutu koguse kütusega, saate kiirust suurendada. Kuid saabumise aeg võtab ikkagi tavalise inimelu.

Abi gravitatsioonist

See on populaarne meetod, kuna see võimaldab teil marsruudi ja kiiruse muutmiseks kasutada orbiidi ja planeedi gravitatsiooni. Seda kasutatakse sageli kiiruse suurendamiseks gaasihiiglaste juurde reisimiseks. Mariner 10 proovis seda esimest korda. Ta tugines jõudmiseks Veenuse gravitatsioonile (veebruar 1974). 1980. aastatel kasutas Voyager 1 Saturni ja Jupiteri kuud, et kiirendada kiiruseni 60 000 km/h ja siseneda tähtedevahelisse ruumi.

Kuid gravitatsiooni abil saavutatud kiiruse rekordiomanik oli Helios-2 missioon, mis asus 1976. aastal planeetidevahelist keskkonda uurima.

Tänu 190-päevase orbiidi suurele ekstsentrilisusele suutis seade kiirendada kuni 240 000 km/h. Sel eesmärgil kasutati eranditult päikese gravitatsiooni.

Noh, kui saadame Voyager 1 kiirusel 60 000 km/h, siis peame ootama 76 000 aastat. Helios 2 puhul oleks selleks kulunud 19 000 aastat. See on kiirem, kuid mitte piisavalt kiire.

Elektromagnetiline ajam

On veel üks viis - raadiosageduslik resonantsmootor (EmDrive), mille pakkus välja Roger Shavir 2001. aastal. See põhineb asjaolul, et elektromagnetilised mikrolaineresonaatorid suudavad elektrienergiat tõukejõuks muuta.

Kui tavalised elektromagnetilised mootorid on ette nähtud teatud tüüpi massi liigutamiseks, siis see ei kasuta reaktsioonimassi ega tekita suunatud kiirgust. Seda tüüpi on suhtutud tohutult skeptiliselt, sest see rikub impulsi jäävuse seadust: impulsi süsteem süsteemi sees jääb konstantseks ja muutub ainult jõu mõjul.

Kuid hiljutised katsed võidavad aeglaselt toetajaid. 2015. aasta aprillis teatasid teadlased, et katsetasid ketast edukalt vaakumis (mis tähendab, et see võib kosmoses toimida). Juulis olid nad juba ehitanud oma mootori versiooni ja avastasid märgatava tõukejõu.

2010. aastal alustas Huang Yang artiklite sarja. Ta lõpetas lõputöö 2012. aastal, kus ta teatas suuremast sisendvõimsusest (2,5 kW) ja katsetas tõukejõu tingimusi (720 mN). 2014. aastal lisas ta ka mõned üksikasjad sisemiste temperatuurimuutuste kasutamise kohta, mis kinnitasid süsteemi funktsionaalsust.

Arvutuste kohaselt suudab sellise mootoriga seade Pluutole lennata 18 kuuga. Need on olulised tulemused, sest need moodustavad 1/6 New Horizonsi kulutatud ajast. Kõlab hästi, kuid isegi nii kuluks Proxima Centaurisse reisimiseks 13 000 aastat. Pealegi pole meil endiselt 100% kindlustunnet selle efektiivsuses, mistõttu pole mõtet arendust alustada.

Tuumasoojus- ja elektriseadmed

NASA on tuumajõuseadmeid uurinud juba aastakümneid. Reaktorid kasutavad vedela vesiniku soojendamiseks uraani või deuteeriumi, muutes selle ioniseeritud vesinikgaasiks (plasmaks). Seejärel saadetakse see läbi raketi düüsi tõukejõu tekitamiseks.

Tuumaraketielektrijaamas asub sama algne reaktor, mis muundab soojuse ja energia elektrienergiaks. Mõlemal juhul tugineb rakett tõukejõu tekitamiseks tuuma lõhustumisele või termotuumasünteesile.

Võrreldes keemiamootoritega on meil mitmeid eeliseid. Alustame piiramatu energiatihedusega. Lisaks on tagatud suurem veojõud. See vähendaks kütusekulu, mis vähendaks stardimassi ja missioonikulusid.

Siiani pole käivitatud ühtegi tuumasoojusmootorit. Kuid kontseptsioone on palju. Need ulatuvad traditsioonilistest tahketest konstruktsioonidest kuni vedel- või gaasisüdamikul põhinevateni. Vaatamata kõigile neile eelistele saavutab kõige keerulisem kontseptsioon maksimaalse eriimpulsi 5000 sekundit. Kui kasutate sellist mootorit reisimiseks, kui planeet on 55 000 000 km kaugusel ("opositsiooni" positsioon), kulub selleks 90 päeva.

Kui aga saadame selle Proxima Centaurile, kulub valguse kiiruse saavutamiseks kiirendamiseks sajandeid. Pärast seda kuluks reisimiseks mitu aastakümmet ja kiiruse vähendamiseks veel sajandeid. Üldiselt vähendatakse perioodi tuhande aastani. Suurepärane planeetidevaheliseks reisimiseks, kuid siiski mitte hea tähtedevaheliseks reisimiseks.

Teoorias

Tõenäoliselt olete juba aru saanud, et kaasaegne tehnoloogia on nii pikkade vahemaade läbimiseks üsna aeglane. Kui tahame seda ühe põlvkonna jooksul saavutada, peame leidma midagi murrangulist. Ja kui ulmeraamatute lehtedel koguvad endiselt tolmu ussiaugud, siis on meil mitu reaalset ideed.

Tuumaimpulsi liikumine

Stanislav Ulam oli selle ideega seotud juba 1946. aastal. Projekt sai alguse 1958. aastal ja jätkus 1963. aastani Orioni nime all.

Orion kavatses kasutada impulsiivsete tuumaplahvatuste jõudu, et tekitada tugeva eriimpulsiga tugev löök. See tähendab, et meil on suur kosmoselaev, millel on tohutul hulgal termotuumalõhkepeasid. Kukkumise ajal kasutame tagumisel platvormil ("tõukur") detonatsioonilainet. Pärast iga plahvatust neelab tõukurpadi jõu ja muudab tõukejõu impulsiks.

Loomulikult puudub tänapäeva maailmas meetodil arm, kuid see tagab vajaliku impulsi. Esialgsetel hinnangutel on sel juhul võimalik saavutada 5% valguse kiirusest (5,4 x 10 7 km/h). Kuid disainil on puudusi. Alustame sellest, et selline laev oleks väga kallis ja see kaaluks 400 000-4000 000 tonni. Veelgi enam, ¾ massist moodustavad tuumapommid (igaüks neist ulatub 1 tonnini).

Stardi kogumaksumus oleks sel ajal tõusnud 367 miljardi dollarini (täna - 2,5 triljonit dollarit). Samuti on probleem tekkiva kiirguse ja tuumajäätmetega. Arvatakse, et just seetõttu peatati projekt 1963. aastal.

Tuumasüntees

Siin kasutatakse termotuumareaktsioone, mille tõttu tekib tõukejõud. Energia tekib siis, kui deuteeriumi/heelium-3 graanulid süüdatakse reaktsioonikambris läbi inertsiaalse sulgemise elektronkiirte abil. Selline reaktor plahvataks 250 graanulit sekundis, luues suure energiaga plasma.

Selline arendus säästab kütust ja annab erilise tõuke. Saavutatav kiirus on 10 600 km (palju kiirem kui tavalistel rakettidel). Viimasel ajal on üha rohkem inimesi selle tehnoloogia vastu huvitatud.

Aastatel 1973-1978. Briti planeetidevaheline selts koostas teostatavusuuringu Project Daedalus. See põhines praegustel teadmistel termotuumasünteesitehnoloogiast ja kaheastmelise mehitamata sondi olemasolul, mis võiks jõuda Barnardi täheni (5,9 valgusaastat) ühe eluea jooksul.

Esimene etapp töötab 2,05 aastat ja kiirendab laeva 7,1 protsendini valguse kiirusest. Siis see lähtestatakse ja mootor käivitub, suurendades 1,8 aastaga kiirust 12%-ni. Pärast seda seiskub teise etapi mootor ja laev sõidab 46 aastat.

Üldiselt jõuab laev täheni 50 aasta pärast. Kui saadate selle Proxima Centaurile, väheneb aeg 36 aastani. Kuid see tehnoloogia seisis silmitsi ka takistustega. Alustame sellest, et heelium-3 tuleb Kuul kaevandada. Ja reaktsioon, mis kosmoselaeva toidab, nõuab, et vabanev energia ületaks selle käivitamiseks kulunud energia. Ja kuigi testimine läks hästi, pole meil ikkagi vajalikku energiatüüpi, mis võiks tähtedevahelise kosmoseaparaadi toita.

Noh, ärgem unustagem raha. Üks 30-megatonnise raketi start maksab NASA-le 5 miljardit dollarit. Seega kaaluks Daedaluse projekt 60 000 megatonni. Lisaks läheb vaja uut tüüpi termotuumareaktorit, mis samuti eelarvesse ei mahu.

Ramjet mootor

Selle idee pakkus välja Robert Bussard 1960. aastal. Seda võib pidada tuumasünteesi täiustatud vormiks. See kasutab vesinikkütuse kokkusurumiseks magnetvälju, kuni termotuumasünteesi aktiveeritakse. Siin tekib aga tohutu elektromagnetiline lehter, mis “rebib” tähtedevahelisest keskkonnast vesiniku välja ja viskab selle kütusena reaktorisse.

Laev suurendab kiirust ja sunnib kokkusurutud magnetvälja saavutama termotuumasünteesi protsessi. Seejärel suunab see energia heitgaaside kujul läbi mootori pihusti ja kiirendab liikumist. Ilma muud kütust kasutamata võite saavutada 4% valguse kiirusest ja reisida kõikjale galaktikas.

Kuid sellel skeemil on palju puudusi. Kohe tekib vastupanu probleem. Laev peab kütuse kogumiseks kiirust suurendama. Kuid see kohtab tohutul hulgal vesinikku, nii et see võib aeglustada, eriti kui see tabab tihedaid piirkondi. Lisaks on deuteeriumi ja triitiumi kosmosest väga raske leida. Kuid seda mõistet kasutatakse ulmes sageli. Kõige populaarsem näide on Star Trek.

Laserpuri

Raha säästmiseks on päikesepurjesid kasutatud väga pikka aega sõidukite liigutamiseks päikesesüsteemis. Need on kerged ja odavad ning ei vaja kütust. Puri kasutab tähtede kiirgusrõhku.

Kuid selleks, et sellist kujundust tähtedevaheliseks reisimiseks kasutada, tuleb seda juhtida fokuseeritud energiakiirtega (laserid ja mikrolained). See on ainus viis kiirendada seda valguse kiirusele lähedase punktini. Selle kontseptsiooni töötas välja Robert Ford 1984. aastal.

Põhimõte on see, et kõik päikesepurje eelised jäävad alles. Ja kuigi laseri kiirendamiseks kulub aega, on piir vaid valguse kiirus. 2000. aastal tehtud uuring näitas, et laserpuri võib kiirendada poole valguse kiirusest vähem kui 10 aastaga. Kui purje suurus on 320 km, siis sihtkohta jõuab see 12 aasta pärast. Ja kui tõsta see 954 km-ni, siis 9 aasta pärast.

Kuid selle tootmine nõuab sulamise vältimiseks täiustatud komposiitide kasutamist. Ärge unustage, et see peab jõudma tohutute suurusteni, nii et hind on kõrge. Lisaks peate kulutama raha võimsa laseri loomisele, mis suudaks nii suurel kiirusel juhtida. Laser tarbib konstantset voolu 17 000 teravatti. Nii et saate aru, see on energiahulk, mida kogu planeet ühe päeva jooksul tarbib.

Antiaine

See on materjal, mida esindavad antiosakesed, mis saavutavad tavaliste osakestega sama massi, kuid millel on vastupidine laeng. Selline mehhanism kasutaks energia ja tõukejõu tekitamiseks aine ja antiaine vahelist koostoimet.

Üldiselt kasutab selline mootor vesiniku ja antivesiniku osakesi. Veelgi enam, sellises reaktsioonis vabaneb sama palju energiat kui termotuumapommis, aga ka subatomaarsete osakeste laine, mis liigub 1/3 valguse kiirusega.

Selle tehnoloogia eeliseks on see, et suurem osa massist muudetakse energiaks, mis loob suurema energiatiheduse ja eriimpulsi. Selle tulemusena saame kõige kiirema ja ökonoomsema kosmoseaparaadi. Kui tavaline rakett kasutab tonni keemilist kütust, siis antiainega mootor kulutab samade toimingute jaoks vaid paar milligrammi. See tehnoloogia sobiks suurepäraselt Marsi-reisile, kuid seda ei saa rakendada mõnele teisele tähele, sest kütuse hulk suureneb plahvatuslikult (koos kuludega).

Kaheastmeline antiainerakett vajaks 40-aastaseks lennuks 900 000 tonni kütust. Raskus seisneb selles, et 1 grammi antiaine eraldamine nõuab 25 miljonit miljardit kilovatt-tundi energiat ja rohkem kui triljonit dollarit. Praegu on meil ainult 20 nanogrammi. Kuid selline laev on võimeline kiirendama poole valguse kiirusest ja lendama 8 aastaga Proxima Centauri täheni Centauruse tähtkujus. Kuid see kaalub 400 Mt ja tarbib 170 tonni antiainet.

Probleemi lahendamiseks pakkusid nad välja "Vacuum Antimaterial Rocket Interstellar Research System". See võiks kasutada suuri lasereid, mis tekitavad tühja ruumi tulistamisel antiaine osakesi.

Idee aluseks on ka kosmosest pärit kütuse kasutamine. Kuid jälle kerkib kõrgete kulude hetk. Lisaks ei suuda inimkond lihtsalt luua sellist kogust antiainet. Samuti on kiirgusoht, kuna aine-antiaine annihilatsioon võib tekitada suure energiaga gammakiirguse purskeid. Meeskonda pole vaja mitte ainult kaitsta spetsiaalsete ekraanidega, vaid ka varustada mootorid. Seetõttu on toode praktilisuse poolest halvem.

Alcubierre mull

1994. aastal pakkus selle välja Mehhiko füüsik Miguel Alcubierre. Ta tahtis luua tööriista, mis ei rikuks erirelatiivsusteooriat. See soovitab aegruumi kangast laines venitada. Teoreetiliselt põhjustab see kauguse objekti ees vähenemise ja selle taga asuva kauguse suurenemise.

Laine sisse püütud laev suudab liikuda üle relativistliku kiiruse. Laev ise “lõimemullis” ei liigu, seega aegruumi reeglid ei kehti.

Kui rääkida kiirusest, siis see on “kiirem kui valgus”, aga selles mõttes, et laev jõuab sihtkohta kiiremini kui mullist väljuv valguskiir. Arvutused näitavad, et sihtkohta jõuab ta 4 aasta pärast. Kui me mõtleme sellele teoreetiliselt, siis see on kiireim meetod.

Kuid see skeem ei võta arvesse kvantmehaanikat ja on tehniliselt tühistatud kõige teooriaga. Vajaliku energiahulga arvutused näitasid ka, et vaja läheb ülimalt tohutut võimsust. Ja me pole veel turvalisust puudutanud.

2012. aastal aga räägiti, et seda meetodit katsetatakse. Teadlased väitsid, et on ehitanud interferomeetri, mis suudab tuvastada ruumimoonutusi. 2013. aastal viis Jet Propulsion Laboratory läbi katse vaakumtingimustes. Kokkuvõttes tundusid tulemused ebaselged. Kui vaatate sügavamale, saate aru, et see skeem rikub üht või mitut põhilist loodusseadust.

Mis sellest järeldub? Kui lootsite teha staari juurde edasi-tagasi reisi, on tõenäosus uskumatult väike. Aga kui inimkond otsustas ehitada kosmoselaeva ja saata inimesed sajandipikkusele teekonnale, siis on kõik võimalik. Muidugi on see praegu vaid jutt. Kuid teadlased oleksid selliste tehnoloogiatega aktiivsemad, kui meie planeet või süsteem oleks reaalses ohus. Siis oleks reis teise staari juurde ellujäämise küsimus.

Praegu saame vaid surfata ja uurida oma põlissüsteemi avarusi, lootes, et tulevikus ilmub uus meetod, mis võimaldab teostada tähtedevahelisi transiite.

“Suured asjad on kaugelt näha” – need populaarsed sõnad tulevad tänapäeval iroonilisel moel meelde. "Maa-sarnase" planeedi avastamine tähe Proxima Centauri orbiidilt inspireeris mõnes mõttes kosmosearmastajaid – ja mõnes mõttes, vastupidi, maandas neid.

Ühest küljest on avastus mitmes mõttes suurepärane. Proxima Centauri (ja selle säravam naaber Alpha Centauri) on ulmelugejate lemmikkohanimed. Lõppude lõpuks, ükskõik kui palju me ka ei hindaks astronoomiat koos selle puhtteaduslike huvidega, on tavainimesel, kes pole kosmose suhtes ükskõikne, reeglina muret kaks väga spetsiifilist probleemi.

Esiteks, kas planeedil on elu, mis on muutunud aruteluobjektiks – ja elu pole vormis bakterid, eelistatavalt - ja maavälise tsivilisatsiooni kujul? Ja teiseks, kas me saame sinna lennata ja selle tsivilisatsiooniga tutvuda? Kui ei, siis on kõik kohe palju igavam.

Päikesesüsteemi planeedid selleks kindlasti ei sobi. Ulmekirjanduse "Marsi" periood oli väga viljakas - kuid siiski on juba ammu teada, et Marss on väga külm, vaene ja marslastest pole jälgi. Ainult "tähtede poole".

Nii et need ulmekirjanikud ja nende lugejad, kes ei tahtnud reaalsusest täielikult lahti saada, haarasid Proxima ja Alpha Centauri külge. Tundus, et on vähemalt lootust läbida nelja valgusaasta pikkune vahemaa – ja ennekõike leiutada seade, mis suudaks lennata valguse kiirusel.

Ja nüüd korraks mõned täpsustused. Meile lähimal tähel on planeet meile kõige lähemal. Ja see, et selle planeedi parameetrid ja tingimused sellel on mingil määral lähedased Maa omadele, võib paljudel verd segada. Ilma naljata: 1,3 maamassi. Planeediaasta on 11 päeva. Temperatuur -40 °C - kuid see on ilma atmosfäärita. Aga atmosfäär on võimalik ja siis on palju soojem! Ja võib-olla on vesi elu allikas.

"Kuidas see planeet, kui tal on tõesti mingisugune elamiskõlblikkus, saab end kiirguse mõjude eest kaitsta, pole veel selge."

Tõsi, muresid pole siin palju vähem kui rõõme. Juba astronoomide oletus, et radioaktiivse ja ultraviolettkiirguse tase planeedil Proxima b, mis on oma tähele 20 korda lähemal kui Maa Päikesele, ületab Maa oma kahe suurusjärgu võrra, seab seal eluväljavaated küsimärgi alla. .

Venemaa Teaduste Akadeemia Kosmoseuuringute Instituudi planetaarastronoomia labori juhataja Aleksandr Tavrov kuulub teadlaskonda, kelle jaoks see avastus pakub suurt huvi isegi ilma "universumi noorteta". Teadlane jagas oma lootusi MIR 24 korrespondendiga. Ja skepsis.

"Tegemist on rahvusvahelise üldsuse poolt tõeliselt huvitava tulemusega," rõhutas Tavrov. - Oleme seda planeeti otsinud üsna pikka aega, vaatlus viidi läbi peaaegu Internetis Internetis. Kuid tulemus saadi: leiti meile lähima tähe planeet, mis leiti temperatuurivahemikus, kus vee olemasolu vedelas faasis on võimalik.

Nagu ekspert meenutas, kannavad tähed, mille hulka kuulub ka Proxima Centauri, muinasjutulist, kuid mitte eriti auväärset “punaste kääbuste” nime, nad on Päikesest palju tuhmimad. "Me ei tea nende tähtede aktiivsust," märkis teadlane, "kuigi eeldame, et kiirguse, päikese või tähetuule emissioon võib olla märkimisväärne. Siiski, kui planeet jõuab tähele nii lähedale, selgub, et midagi on piisavalt ja midagi liiga palju.

"Liiga palju", loomulikult kiirgus. “Kuidas see planeet, kui tal on tõesti mingisugunegi elamiskõlblikkus, suudab end kiirguse eest kaitsta, on siiani ebaselge,” tunnistab spetsialist.

Ainus teadlane, kes võttis tõenäolise lennu aega avalikult hindama, oli Permi ülikooli töötaja Kirill Tsiberkin, kes väitis, et „kui kiirendame 0,1 valguse kiiruseni, võime lennata umbes 40 aasta pärast.

Noh, ja pealegi saab ehk just nendel päevadel lõpuks selgeks, et me “tähtedeni ei jõua” kuskil. Selles mõttes, mis erutab õilsaid noormehi – teadusliku ekspeditsiooni vormis vendadega kohtumiseks. See on sel sajandil täiesti võimatu ja tulevikus peaaegu võimatu.

Kosmilise kiirguse eest kaitsmise küsimus on astronautide jaoks kõige kriitilisem. Ja kui arutada lende Marsile, siis ta "lämmatab ilusad impulsid". Muide, Marsi ulme krooniks võib nimetada värsket filmi “Marslane” – vastupidine muinasjutt, kus kogemata Marsile unustatud astronaut lahendab vastikus kliimas enda ellujäämisprobleeme, püüdes seal kartulit kasvatada. kasvuhoone.

Kuid Marsil on see vähemalt põhimõtteliselt võimalik. Paraku viivad tähtedevahelised kaugused isegi kartulid reaalsusest välja. Nagu meenutas Aleksandr Tavrov, ei lase tänapäevased rakettmootorid tähtedeni jõuda mitte ainult inimestel, vaid isegi seadmetel.

"Klassikaline kosmonautika muidugi ei võimalda seda lähitulevikus teha, kuni sealne teadusaparatuur on töökorras," märkis teadlane. - Sest ka see ebaõnnestub erinevate kiirgusvööde läbimisel. "Me ei saa veel kosmoselaeva kiirendada nii, et see jõuaks sinna seadmete eeldatava eluea jooksul."

Tegelikkuses ei oota keegi valguse kiiruse saavutamist. Seni näib, et ainuke teadlane, kes on võtnud tõenäolise lennuaega avalikult hinnata, on Permi ülikooli töötaja Kirill Tsiberkin, kes ütles TASSile, et "kui kiirendame 0,1 valguskiiruseni, võime lennata umbes 40 aasta pärast. .” Ta aga ei öelnud, millistest mootoritest ta räägib.

"Päikesepurje kiirendamine laservalguses: selliseid projekte on - nüüd näevad need välja nagu ulme, aga mitte pessimist - pigem jah kui ei"

"Horizon lendas hiljuti Pluutole, mis on samuti suur saavutus," meenutas Tavrov. - Aeg oli rekordiline: meil õnnestus leida gravitatsioonimanöövreid, mis seda kosmoselaeva kiirendasid, ja see jõudis kohale umbes seitsme aastaga. Kuigi eelmine, 40 aastat tagasi lastud Voyager jõudis sinna 20-30 aastaga ja see pole veel meie päikesesüsteemi piir.»

Ainsaks lootuseks selles küsimuses võib tänapäeval pidada “tähepurjega” (teise nimega “päikese-”, aka “kosmosepurje”) kosmoselaevade projekte. Räägime tegelikult omamoodi õhukestest tahketest materjalidest purjedest, millesse päikesetuul “puhub”, ja väljaspool päikesesüsteemi laeva enda installatsioonist pärit laserkiirest.

"Päikesepurje kiirendamine laservalguses: selliseid projekte on - nüüd näevad nad välja nagu ulme, kuid mitte olla pessimist - tõenäolisemalt jah kui ei," võttis Aleksander Tavrov kokku. - Kas inimene sinna pääseb, on raske küsimus. Kuid automaatne masin võib põhimõtteliselt lennata lähima täheni.

Need on aga väljavaated väga kaugesse tulevikku. Mis puutub edumeelse inimkonna hiljutistesse lootustesse suhelda vendadega mõeldes raadiosignaalide kaudu - mis pole sugugi nii romantiline -, siis siin pole ka piisavalt julgustavat.

"Oleme Maal pikka aega, umbes 50 aastat, kuulanud raadiolaineid ja telesignaale tähtedelt," ütles Tavrov. - Seni pole lihtsaid ja ühemõttelisi vastuseid, et jah, "keegi vaatab seal telekat." Ise näeme, et televiisorid, mis varem päris hästi kiirgasid, on nüüdseks üle läinud “kiudainele”. Oleme läbinud ka selle tipu, kui raadiolaineid kasutati üsna intensiivselt, nüüd kasutatakse kitsalt suunatud laineid.

Lõpuks on astronoomidel endiselt lootusi, mis on kummalisel kombel teleskoobiga seotud. Keegi pole ju uut planeeti läbi ühegi teleskoobi näinud. See avastati radiaalkiiruse meetodil.

«See põhineb sellel, et täht ja planeet tiirlevad ümber ühise massikeskme, kujuteldava punkti. Tähe kõrval paikneva planeedi väike mass nihutab selle tsentri pöörlemisel välja. Ja staar kas läheneb meile või eemaldub,” rääkis Tavrov. - Seetõttu võite tähe spektris märgata kas punast või sinist nihet, olenevalt sellest, kas see tuleb meie poolt või meie poole. See on väga nõrk signaal, kuid meetod töötab, sest planeet on tähele lähemal kui Maa päikesele."

Seega on teadlastel fundamentaalne idee luua teleskoop, mis võimaldaks meil siiski midagi sellel planeedil näha. On olemas gravitatsiooniläätse projekt, mis peaks olema mitteoptiline.

Asi on selles, et Päike ise koondab valgust ja töötab nagu hiiglaslik lääts mõnes Päikesesüsteemi punktis, väga pikkadel vahemaadel, kümneid ja sadu kordi suuremal kaugusel kui kaugus Maast Päikeseni. Kui aga kosmoseteleskoop lendab sellisesse punkti, mis on põhimõtteliselt võimalik, on sealt näha nii Proxima Centauri kui ka Proxima B.

See on kõik, mida saame loota.

"Seitsme miljoni aasta pärast"

Lektor Moiseev I.M.

SSO "Energia" MVTU nime saanud. Bauman

küla Ust-Abakan

Kallid seltsimehed! Tahan teid kohe hoiatada, et räägime vastuolulistest ja üsna abstraktsetest teemadest. Suur osa sellest, mida ma teile öelda tahan, ei ole tänapäeva pakiline probleem. Probleemi mõistmine, millest ma räägin, ja selle lahendamise võimalikkus on aga tõsise maailmavaatelise iseloomuga.

Peame tegutsema meie standardite kohaselt väga suurte numbritega. Ma tahan, et te neist hästi aru saaksite, tuletan teile meelde: miljon on tuhat tuhat, miljard on tuhat miljonit. Ainuüksi tuhandeni lugemine võtab 3 tundi. Kuni miljon - 125 päeva. Miljardile - 350 aastat. Tutvustatakse? No siis. Siis saame alustada.

20 miljardit aastat tagasi sai alguse universum.

Kuskil 5-6 miljardit aastat tagasi puhkes meie Päike leekidesse.

4 miljardit aastat tagasi jahtus sulapall, mida tänapäeval nimetatakse planeediks Maa. Umbes miljon aastat tagasi ilmus inimene.

Riigid on eksisteerinud vaid paar tuhat aastat.

Umbes sada aastat tagasi leiutati raadio ja lõpuks, 27 aastat tagasi, algas kosmoseajastu.

Seekord. Nüüd räägime ruumilistest skaaladest.

Nagu teate, läbib valguskiir 300 tuhat km sekundis. Vahemaa mõõtmiseks kasutame valguse kiirust. Et valguskiir läbiks ekvaatori pikkusega võrdse vahemaa, kulub 1/7 sekundit. Kuule jõudmiseks - veidi rohkem kui 1 sekund. Valgus läbib kauguse Maast Päikeseni 8 minutiga. Selleks, et valgusvihk jõuaks päikesesüsteemi piirini, kulub rohkem kui 5 tundi. Kuid lähima tähe - Proxima Centauri -ni jõudmiseks kulub rohkem kui 4 aastat. Valgusvihu jõudmiseks meie galaktika keskpunkti kulub 75 tuhat aastat. Meie universumi läbimiseks kulub valguskiirel 40 miljardit aastat.

Me elame planeedil Maa. Meie planeet on väga väike osa Päikesesüsteemist, kuhu kuulub esimene täht – Päike, 9 suurt planeeti, kümneid planeetide satelliite, miljoneid komeete ja asteroide ning palju muid väiksemaid materiaalseid kehasid. Meie päikesesüsteem asub galaktika perifeeria ääres, tohutu tähesüsteemis, mis hõlmab 10 miljardit tähte nagu Päike. Universumis on tuhandeid selliseid galaktikaid

miljardit See on maailm, milles me elame. Nüüd, kui oleme seda kõike esitanud, on aeg seada esimene ülesanne.

Niisiis. Peame jõudma lähimasse tähesüsteemi - Alpha Centauri süsteemi. See süsteem sisaldab 3 tähte: Alpha Centauri A – meie päikesega sarnane täht, Alfa Centauri B ja Proxima Centauri – väikesed punased tähed. Suure tõenäosusega hõlmab see süsteem ka planeete. Kaugus selleni on 4,3 valgusaastat. Kui saaksime liikuda valguse kiirusel, kuluks meil sinna ja tagasi reisimiseks peaaegu 9 aastat. Kuid me ei saa liikuda valguse kiirusel. Praegu on meie käsutuses vaid keemiaraketid, mille maksimaalne saavutatav kiirus on 20 km/sek. Sellise kiirusega kuluks Alpha Centauri jõudmiseks rohkem kui 70 tuhat aastat. Meie käsutuses on elektrilised rakett- ja tuumasoojusmootorid. Esimesed aga ei suuda väikese tõukejõu tõttu oma raskust korralike kiirusteni kiirendada ja teised on jämedalt öeldes vaid kaks korda paremad kui keemilised. Ulmekirjanikud armastavad saata oma kangelasi tähtede juurde footonite või õigemini – hävitamisrakettidega. Hävitusmootorid võivad teoreetiliselt kiirendada raketi valguse kiirusele väga lähedase kiiruseni vaid ühe aastaga. Kuid annihilatsiooni tõukejõusüsteemide valmistamiseks on vaja suurt hulka antiainet ja kuidas seda saada, on täiesti teadmata. Lisaks on sellise mootori konstruktsioon täiesti ebaselge. Kuid me vajame tõelist mootorit. Et me teaksime, kuidas seda teha ja saaksime kohe selle loomisega tegelema hakata. Vastasel juhul, kui me ootame, kuni nad leiavad põhimõtted, mida praegu ei teata, ei pruugi me midagi ilma jääda. Õnneks on selline mootor olemas. Tõsi, seni ainult paberil, aga kui tahame, saame selle luua metallist. See on impulsstermotuumarakettmootor. Saame temaga lähemalt tuttavaks. Selles mootoris põlevad väikesed osad termotuumakütust suure sagedusega. Sel juhul vabaneb väga suur energia, reaktsiooniproduktid - elementaarosakesed - hajuvad suurel kiirusel ja lükkavad raketi edasi. Vaatleme peamisi sellise mootori loomisega seotud probleeme ja nende lahendamise viise.

Probleem number üks on süütamise probleem. Väikeses, mitte rohkem kui 10 milligrammi kaaluvas termotuumakütuse tabletis on vaja süüdata, st käivitada termotuumareaktsioon. Sellist tahvelarvutit nimetatakse tavaliselt sihtmärgiks. Et reaktsioon kulgeks piisavalt intensiivselt, peab sihtmärgi temperatuur ulatuma sadade miljonite kraadideni. Veelgi enam, selleks, et suurem osa sihtmärgist reageeriks, tuleb see kuumutamine läbi viia väga lühikese aja jooksul. /Kui soojendame seda aeglaselt, on sihtmärgil aega aurustuda, ilma et see läbi põleks./ Arvutused ja katsed näitavad, et sihtmärki tuleb investeerida miljon džauli energiat ühe miljardisekundi ajaga. Sellise impulsi võimsus võrdub 200 tuhande Krasnojarski hüdroelektrijaama võimsusega. Kuid energiatarve pole nii suur - 100 tuhat kilovatti, kui plahvatame 100 sihtmärki sekundis. Esimese lahenduse süütamise probleemile leidis kuulus Nõukogude füüsik Basov. Ta pakkus välja laserkiirega sihtmärkide süütamise, millesse saaks tegelikult koondada vajaliku võimsuse. Selles vallas käib intensiivne töö ja lähiajal käivitatakse esimesed sel põhimõttel töötavad termotuumajaamad. Selle probleemi lahendamiseks on ka teisi võimalusi, kuid neid pole veel palju uuritud.

Probleem number kaks on põlemiskambri probleem. Kui meie sihtmärgid põlevad, tekib suur hulk kõrge energiaga ja võimsat elektromagnetkiirgust kandvaid elementaarosakesi ning see kõik hajub igas suunas. Ja me peame suunama võimalikult palju reaktsiooniprodukte ühes suunas - meie raketi liikumise vastu - ainult sel juhul suudab rakett kiirust suurendada. Selle probleemi saame lahendada ainult magnetvälja abil. Teatud tugevusega magnetväli võib muuta reaktsiooniproduktide trajektoore ja suunata neid soovitud suunas. Sellise välja saame luua.

Kolmas probleem on radiaatorite probleem. Elektromagnetkiirgust ei saa kontrollida magnetväljaga. See kiirgus neeldub mootori konstruktsioonielementides ja muundatakse soojuseks, mis tuleb kosmosesse vabastada. Liigse soojuse eemaldamiseks kasutatakse tavaliselt radiaatoreid – suuri õhukesi soojustorudest koosnevaid plaate – lihtsaid seadmeid, mis võimaldavad soojust pikkade vahemaade taha üle kanda. Meie tingimuste jaoks osutub sellise süsteemi mass aga üle jõu käivaks.

Ka siin leiti lahendus. Soojuse vabastamiseks on tehtud ettepanek kasutada kõrge temperatuurini kuumutatud väikeste tahkete osakeste või vedelate tilkade voogusid. Sellised seadmed on uued, kuid üsna teostatavad.

Meie mootori projekteerimisel tekib palju rohkem probleeme, kuid need kõik on lahendatavad, ja mis peamine, ka lahendatavad teaduse ja tehnika praegusel arengutasemel.

Kujutagem ette mootorit tervikuna. Selle aluseks on põlemiskamber - kärbitud koonus, mille suurus on mitukümmend meetrit. Selle koonuse teljel toimuvad termotuumaplahvatused 100 korda sekundis, millest igaühe jõud on mitu tonni TNT-d. Jugavool voolab koonuse laialt aluselt. Selle koonuse moodustavad kaks solenoidi rõngast. Seinu pole. Koonuse sees on tugev magnetväli. Ülemine solenoid sisaldab lasersüütesüsteemi, süsteemi sihtmärkide põlemiskambrisse tarnimiseks ja süsteemi laserpaigaldise toiteks vajaliku elektrienergia valimiseks. /Selleks võetakse osa plahvatuste energiast ära./ Mööda koonuse külgmisi generaatoreid voolavad vedelikujoad - see on radiaator. Vajaliku tõukejõu tagamiseks peame oma raketile paigaldama umbes 200 sellist mootorit.

Tegime tõukejõusüsteemi. Räägime nüüd kasulikust koormusest. Meie seade on mehitatud. Seetõttu on põhiosa elamiskõlblik sektsioon. Seda saab teha hantli kujul. "Hantel" mõõdab kaks kuni kolmsada meetrit. Kunstliku gravitatsiooni tekitamiseks pöörleb see ümber oma põiktelje. Seda ümbritseb igast küljest termotuumakütus, mis kaitseb meeskonda kosmilise kiirguse eest. Lisaks elamiskõlblikule sektsioonile sisaldab kasulik koormus toitesüsteemi, sidesüsteemi ja abisüsteeme.

Nagu näete, pole tähtedevahelise kosmoselaeva ehitamises midagi võimatut, vaid palju keerukust. Kõik probleemid on ületatavad. Nüüd tutvustan teile eelprojekti tulemusena saadud laeva omadusi.

Selline laev võimaldab meil lennata Alpha Centauri süsteemi.

Palun pange tähele – lihtsalt lenda. Ta ei saa tagasi tulla. Lihtne on välja arvutada, et sama konstruktsiooni säilitades peab meie laev stardis kaaluma 8 miljardit tonni, et tagasi sõita. See ületab selgelt meie võimalused. Ja miks tagasi tulla? Me saame kogu uut – ja tuleb märkida, et väga tohutut – teavet edastada raadio teel. Ja me peame jääma Alpha Centauri süsteemi, maanduma planeetidele ja hakkama neid uurima.

Kuidas me seda teeme? Kas selline võimalus on olemas? Jah mul on. Me käivitame näiteks sada päikesesüsteemi laeva. Sada tuhat vabatahtlikku. 60 aasta pärast jõuavad nemad, nende lapsed ja lapselapsed Alpha Centauri süsteemi ja lähevad orbiidile uurimiseks kõige mugavama planeedi ümber. Pärast luuret hakkavad inimesed kogu planeeti ümber tegema, sest tõenäoliselt ei saa see meie Maa koopiaks. Kui see on liiga kuum, saate selle tolmuekraaniga tähe eest sulgeda. Kui on liiga külm, saame sinna suunata lisaenergiat suurte ja väga kergete peeglite abil, neid saame teha. Me saame ka atmosfääri muuta. Näiteks nagu tegi ettepaneku teha Carl Sagan, saatis K.U.-le hiljuti kirja, milles väljendas muret avakosmose militariseerimise plaanide pärast. Tšernenko vastus avaldati siis kõigis ajalehtedes./ - ta tegi ettepaneku visata teise planeedi atmosfääri spetsiaalselt valitud mikroorganismid, mis neelaksid süsinikdioksiidi ja eraldaksid hapnikku. Põhimõtteliselt saame luua ka kunstlikke mehhanisme, mis on võimelised reprodutseerima / paljunema / ja suudavad kiiresti ümber teha mis tahes planeedi atmosfääri ja pinnakihi. Ükski neist pole lihtne, kuid võimalik. Kui oleme uue süsteemiga enam-vähem ära harjunud, saame astuda järgmise sammu – käivitada uus laevade eskadrill uude tähesüsteemi, samade eesmärkidega.

Ja nii edasi. Ja nüüd - kõige tähtsam. Kulminatsioon. Sel viisil tegutsedes saame SEITSEMILJONI AASTAga hakkama kogu oma galaktikaga. Seitse miljonit aastat Universumi mastaabis on tähtsusetu periood. Ja seitsme miljoni aasta pärast, mitte enam, saab kogu meie Galaktikast, sellest miljardite planeedisüsteemidega tohutust süsteemist inimkonna suur kodu. See on eesmärk, mille nimel tasub tööd teha. Muidugi on siin loomulikult rohkem erinevaid probleeme kui lahendusi. Kuid kordan, et neid kõiki saab lahendada. Ja ma ei kahtle, et neid lubatakse.

Ainus, mis võib inimkonna selle täheteel peatada, on tuumasõda. Samad vahendid, mis võimaldavad inimkonnal tähtedeni jõuda, võivad selle hävitada juba teekonna alguses. Muidugi ei pea ma teid rahu taga agiteerima. Kuid ma luban endale meelde tuletada, et praegu on aktiivne võitlus inimkonna rahumeelse tuleviku eest ainus, mis võib päästa mitte ainult meie elusid, vaid ka meie inimkonna tohutut tulevikku.

Mingil hetkel oma elus esitas igaüks meist selle küsimuse: kui kaua kulub tähtede poole lendamiseks? Kas sellist lendu on võimalik ühe inimelu jooksul läbi viia, kas sellistest lendudest võib saada igapäevaelu norm? Sellele keerulisele küsimusele on palju vastuseid, olenevalt sellest, kes seda küsib. Mõned on lihtsad, teised on keerulisemad. Täieliku vastuse leidmiseks tuleb liiga palju arvesse võtta.

Kahjuks puuduvad tõelised hinnangud, mis aitaksid sellist vastust leida ning see valmistab futuristidele ja tähtedevahelise reisimise entusiastidele meelehärmi. Tahame või mitte, ruum on väga suur (ja keeruline) ja meie tehnoloogia on endiselt piiratud. Kuid kui otsustame kunagi oma "pesast" lahkuda, on meil mitu võimalust oma galaktika lähima tähesüsteemi jõudmiseks.

Meie Maale lähim täht on Päike, Hertzsprung-Russelli põhijärjestuse skeemi järgi üsna "keskmine" täht. See tähendab, et täht on väga stabiilne ja annab meie planeedil elu arenemiseks piisavalt päikesevalgust. Teame, et meie päikesesüsteemi lähedal on tähtede ümber tiirlemas ka teisi planeete ja paljud neist tähtedest on meie omadega sarnased.

Tulevikus, kui inimkond soovib päikesesüsteemist lahkuda, on meil tohutu valik tähti, mille juurde võiksime minna, ja paljudel neist võivad olla eluks soodsad tingimused. Aga kuhu me läheme ja kui kaua me sinna jõuame? Pidage meeles, et see kõik on vaid spekulatsioon ja praegu puuduvad tähtedevahelise reisimise juhised. Noh, nagu Gagarin ütles, lähme!

Sirutage tähte
Nagu märgitud, on meie päikesesüsteemile lähim täht Proxima Centauri ja seetõttu on seal tähtedevahelise missiooni planeerimine mõttekas. Kolmiktähesüsteemi Alpha Centauri kuuluv Proxima asub Maast 4,24 valgusaasta (1,3 parseki) kaugusel. Alpha Centauri on sisuliselt kõige heledam täht nendest kolmest süsteemis, osa lähedasest kaksiksüsteemist, mis asub Maast 4,37 valgusaasta kaugusel – samas kui Proxima Centauri (kõige nõrgem neist kolmest) on isoleeritud punane kääbus, mis asub duaalist 0,13 valgusaasta kaugusel. süsteem.

Ja kuigi rääkimine tähtedevahelisest reisimisest toob meelde kõikvõimalikud "valguse kiirusest kiiremad" (FSL) reisid, alates kõveruskiirustest ja ussiaukudest kuni alamruumi ajamiteni, on sellised teooriad kas väga väljamõeldud (nagu Alcubierre'i draiv) või eksisteerivad ainult Ulme . Iga missioon süvakosmosesse kestab põlvkondi.

Niisiis, kui kaua kulub Proxima Centauri jõudmiseks, alustades ühest aeglaseimast kosmosereisi vormist?

Kaasaegsed meetodid

Kosmoses reisimise kestuse hindamine on palju lihtsam, kui see hõlmab meie päikesesüsteemis olemasolevaid tehnoloogiaid ja kehasid. Näiteks New Horizonsi missioonil kasutatavat tehnoloogiat kasutades võiks 16 hüdrasiini monopropellentmootorit Kuule jõuda vaid 8 tunni ja 35 minutiga.

Seal on ka Euroopa Kosmoseagentuuri missioon SMART-1, mis liikus ioonjõu abil Kuu poole. Selle revolutsioonilise tehnoloogiaga, mille versiooni kasutas ka kosmosesond Dawn Vestasse jõudmiseks, kulus SMART-1 missioonil Kuule jõudmiseks aasta, kuu ja kaks nädalat.

Alates kiiretest rakett-kosmoselaevadest kuni kütusesäästliku ioonjõuallikani on meil kohalikus kosmoses liikumiseks paar võimalust – lisaks saate kasutada Jupiterit või Saturni tohutu gravitatsioonilise kada. Kui aga plaanime veidi kaugemale minna, peame suurendama tehnoloogia võimsust ja uurima uusi võimalusi.

Kui me räägime võimalikest meetoditest, siis räägime neist, mis hõlmavad olemasolevaid tehnoloogiaid või neid, mida veel ei eksisteeri, kuid mis on tehniliselt teostatavad. Mõned neist, nagu näete, on ajaproovitud ja kinnitatud, samas kui teised jäävad endiselt küsitavaks. Lühidalt, need esitavad võimaliku, kuid väga aeganõudva ja rahaliselt kuluka stsenaariumi reisimiseks isegi lähima täheni.

Iooniline liikumine

Praegu on kõige aeglasem ja ökonoomsem tõukejõu vorm ioontõukejõuga. Veel mõnikümmend aastat tagasi peeti ioontõukejõudu ulmekirjanduseks. Kuid viimastel aastatel on ioonmootorite tugitehnoloogiad liikunud teooriast praktikasse ja seda väga edukalt. Euroopa Kosmoseagentuuri missioon SMART-1 on näide edukast missioonist Kuule 13-kuulise spiraaliga Maast.

SMART-1 kasutas päikeseenergial töötavaid ioonmootoreid, milles elektrienergiat koguti päikesepaneelide abil ja kasutati Halli efektiga mootorite toiteks. SMART-1 Kuule toimetamiseks oli vaja ainult 82 kilogrammi ksenoonkütust. 1 kilogramm ksenoonkütust annab delta-V 45 m/s. See on äärmiselt tõhus liikumisvorm, kuid kaugeltki mitte kõige kiirem.

Üks esimesi ioonjõutehnoloogiat kasutavaid missioone oli Deep Space 1 missioon Borrelli komeedile 1998. aastal. DS1 kasutas samuti ksenoonioonmootorit ja kulutas 81,5 kg kütust. Pärast 20 kuud kestnud tõukejõudu saavutas DS1 komeedi möödalennu ajal kiiruseks 56 000 km/h.

Ioonmootorid on säästlikumad kui raketitehnoloogia, kuna nende tõukejõud raketikütuse massiühiku kohta (eriimpulss) on palju suurem. Kuid ioonmootoritel kulub palju aega, et kiirendada kosmoselaeva märkimisväärse kiiruseni ning maksimaalne kiirus sõltub kütuse toetusest ja toodetava elektri kogusest.

Seega, kui Proxima Centauri missioonil kasutataks ioonjõudu, peaksid mootorid omama võimsat jõuallikat (tuumaenergia) ja suuri kütusevarusid (kuigi vähem kui tavalistel rakettidel). Aga kui lähtuda eeldusest, et 81,5 kg ksenoonkütust annab 56 000 km/h (ja muid liikumisviise ei tule), saab arvutusi teha.

Tippkiirusel 56 000 km/h kuluks Deep Space 1 81 000 aastat, et läbida 4,24 valgusaastat Maa ja Proxima Centauri vahel. Ajaliselt on see umbes 2700 põlvkonda inimesi. Võib kindlalt öelda, et planeetidevaheline ioonide tõukejõud on mehitatud tähtedevahelise missiooni jaoks liiga aeglane.

Kuid kui ioonmootorid on suuremad ja võimsamad (st ioonide väljavoolu kiirus on palju suurem), kui raketikütust jätkub kogu 4,24 valgusaastaks, väheneb reisiaeg oluliselt. Aga inimelu jääb alles oluliselt rohkem.

Gravitatsiooni manööver

Kiireim viis kosmoses reisimiseks on kasutada gravitatsiooniabi. See tehnika hõlmab kosmoseaparaati, kes kasutab oma tee ja kiiruse muutmiseks planeedi suhtelist liikumist (st orbiiti) ja gravitatsiooni. Gravitatsioonimanöövrid on ülimalt kasulik kosmoselennutehnika, eriti kui kasutatakse kiirendamiseks Maad või muud massiivset planeeti (näiteks gaasihiiglast).

Kosmoselaev Mariner 10 oli esimene, kes seda meetodit kasutas, kasutades Veenuse gravitatsioonijõudu, et end 1974. aasta veebruaris Merkuuri poole liigutada. 1980. aastatel kasutas sond Voyager 1 Saturni ja Jupiterit gravitatsioonimanöövriteks ja kiirendamiseks 60 000 km/h enne tähtedevahelisse ruumi sisenemist.

Helios 2 missioon, mis algas 1976. aastal ja mille eesmärk oli uurida planeetidevahelist keskkonda vahemikus 0,3 AU. e ja 1 a. e Päikesest, omab gravitatsioonimanöövri abil välja töötatud suurima kiiruse rekordit. Sel ajal kuulusid Päikesele lähima lähenemise rekord Helios 1 (käivitati 1974. aastal) ja Helios 2. Helios 2 lasti välja tavalise raketiga ja paigutati väga piklikule orbiidile.

Tänu 190-päevase päikeseorbiidi suurele ekstsentrilisusele (0,54) suutis Helios 2 periheelil saavutada maksimaalseks kiiruseks üle 240 000 km/h. See orbiidi kiirus kujunes välja ainuüksi Päikese gravitatsioonilise külgetõmbe tõttu. Tehniliselt ei olnud Helios 2 periheeli kiirus mitte gravitatsioonimanöövri, vaid selle maksimaalse orbiidi kiiruse tulemus, kuid see hoiab siiski kiireima tehisobjekti rekordit.

Kui Voyager 1 liiguks punase kääbustähe Proxima Centauri poole püsiva kiirusega 60 000 km/h, kuluks selle vahemaa läbimiseks 76 000 aastat (ehk üle 2500 põlvkonna). Kui aga sond saavutaks Helios 2 rekordkiiruse – püsikiiruseks 240 000 km/h – kuluks 4243 valgusaasta läbimiseks 19 000 aastat (ehk üle 600 põlvkonna). Oluliselt parem, kuigi mitte peaaegu praktiline.

Elektromagnetilise mootori EM ajam

Teine tähtedevahelise reisimise meetod on RF Resonant Cavity Engine, tuntud ka kui EM Drive. 2001. aastal pakkus välja Briti teadlane Roger Scheuer, kes lõi projekti elluviimiseks ettevõtte Satellite Propulsion Research Ltd (SPR). Mootor põhineb ideel, et elektromagnetilised mikrolaineõõnsused võivad elektrit otse tõukejõuks muuta.

Kui traditsioonilised elektromagnetilised mootorid on ette nähtud kindla massi (nt ioniseeritud osakeste) edasi lükkamiseks, siis see konkreetne tõukejõusüsteem ei sõltu massireaktsioonist ega kiirga suunatud kiirgust. Üldiselt suhtuti sellesse mootorisse üsna skeptiliselt, peamiselt seetõttu, et see rikub impulsi jäävuse seadust, mille kohaselt süsteemi impulss jääb konstantseks ja seda ei saa luua ega hävitada, vaid seda saab muuta ainult jõu mõjul. .

Kuid hiljutised katsed selle tehnoloogiaga on ilmselt viinud positiivsete tulemusteni. 2014. aasta juulis 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE ühissõidukite konverentsil Clevelandis, Ohios, teatasid NASA arenenud tõukejõuteadlased, et nad on edukalt katsetanud uut elektromagnetilise tõukejõu konstruktsiooni.

2015. aasta aprillis teatasid NASA Eagleworksi teadlased (osa Johnsoni kosmosekeskusest), et katsetasid edukalt mootorit vaakumis, mis võib viidata võimalikele kosmoserakendustele. Sama aasta juulis töötas rühm Dresdeni Tehnikaülikooli kosmosesüsteemide osakonna teadlasi välja oma mootori versiooni ja täheldas märgatavat tõukejõudu.

2010. aastal hakkas Hiinas Xi'anis asuva Northwesterni polütehnilise ülikooli professor Zhuang Yang avaldama artiklite seeriat oma EM Drive tehnoloogia uurimise kohta. 2012. aastal teatas ta suurest sisendvõimsusest (2,5 kW) ja registreeritud tõukejõust 720 mN. Samuti viidi 2014. aastal läbi ulatuslikud katsetused, sealhulgas sisetemperatuuri mõõtmised sisseehitatud termopaaridega, mis näitasid, et süsteem töötab.

NASA prototüübil põhinevate arvutuste põhjal (mille hinnanguline võimsus oli 0,4 N/kilovatt) võiks elektromagnetilise jõul töötav kosmoselaev Pluutole sõita vähem kui 18 kuuga. Seda on kuus korda vähem, kui nõudis New Horizonsi sond, mis liikus kiirusega 58 000 km/h.

Kõlab muljetavaldavalt. Kuid isegi sel juhul lendab elektromagnetiliste mootoritega laev Proxima Centaurisse 13 000 aastaks. Lähedane, kuid siiski mitte piisavalt. Lisaks on seni, kuni kõik i-d selles tehnoloogias täpilised pole, selle kasutamisest veel vara rääkida.

Tuumasoojus- ja tuumaelektriline liikumine

Teine tähtedevahelise lennu võimalus on kasutada tuumamootoritega varustatud kosmoselaeva. NASA on selliseid võimalusi uurinud aastakümneid. Termojõurakett võiks kasutada uraani- või deuteeriumireaktoreid vesiniku soojendamiseks reaktoris, muutes selle ioniseeritud gaasiks (vesinikplasmaks), mis seejärel suunataks raketi düüsi, tekitades tõukejõu.

Tuumaelektri jõul töötav rakett kasutab sama reaktorit soojuse ja energia muundamiseks elektriks, mis seejärel toidab elektrimootorit. Mõlemal juhul tugineks rakett tõukejõu tekitamiseks tuumasünteesile või lõhustumisele, mitte keemilisele kütusele, mida kõik kaasaegsed kosmoseagentuurid kasutavad.

Võrreldes keemiamootoritega on tuumamootoritel vaieldamatud eelised. Esiteks on sellel raketikütusega võrreldes praktiliselt piiramatu energiatihedus. Lisaks annab tuumamootor kasutatava kütuse koguse suhtes ka võimsa tõukejõu. See vähendab vajaliku kütuse mahtu ja samal ajal konkreetse seadme kaalu ja maksumust.

Kuigi termotuumamootoreid pole veel kosmosesse lastud, on prototüüpe loodud ja katsetatud ning pakutud veelgi rohkem.

Vaatamata kütusesäästlikkuse ja eriimpulsi eelistele on parimal väljapakutud tuumasoojusmootori kontseptsioonil maksimaalne eriimpulss 5000 sekundit (50 kN s/kg). Kasutades lõhustumise või termotuumasünteesi jõul töötavaid tuumamootoreid, suudavad NASA teadlased kosmoselaeva Marsile toimetada vaid 90 päevaga, kui Punane planeet asub Maast 55 000 000 kilomeetri kaugusel.

Kui aga rääkida Proxima Centaurisse reisimisest, kuluks sajandeid, enne kui tuumarakett saavutaks olulise osa valguse kiirusest. Siis kulub mitu aastakümmet reisi, millele järgneb veel palju sajandeid pidurdamist teel eesmärgi poole. Oleme oma sihtkohast ikka veel 1000 aasta kaugusel. Mis sobib planeetidevahelisteks missioonideks, pole tähtedevahelisteks missioonideks nii hea.

Kodu » Pileti ostmine » Kui kaua kulub lähima täheni lendamiseks? (8 fotot). Kuidas lennata Alpha Centaurisse – tehnilised üksikasjad Kui kaua lennata kõige kaugema tähe juurde