4 koncepty vesmírnych lodí, ktoré by mohli byť v budúcnosti realitou
Rôzne / / November 14, 2021
Žiadne fantastické skoky do podpriestoru a supersvetelné trysky - len tie najpraktickejšie vylepšenia.
1. Vybuchne
Záznam videa: DrRhysy / YouTube
Všetci máme aspoň hmlistú predstavu o tom, aké deštruktívne sú jadrové zbrane. Zdá sa, že použitie takejto nebezpečnej veci pravdepodobne nepovedie k niečomu dobrému.
Ale fyzici Stanislav Ulam a Freeman Dyson rozhodliG. Dyson. Projekt Orion: Skutočný príbeh atómovej vesmírnej lodeže túto silu možno nasmerovať aj do tvorivého kanála. A v 60. rokoch navrhli myšlienku medzihviezdneho plavidla, ktoré by lietalo poháňaním riadenými jadrovými výbuchmi.
Naozaj, prečo nosiť obrovské nádrže paliva cez rozľahlosť vesmíru, ak si namiesto toho môžete vziať so sebou sto alebo dve atómové hlavice?
Projekt dostal názov Orion, čiže kozmická loď s jadrovým pohonom. Princíp činnosti jednotky je nasledujúci.
Na obežnej dráhe visí loď, ktorá má v úmysle letieť na okraj slnečnej sústavy alebo dokonca k iným hviezdam. V pravej chvíli niekde sto metrov za sebou vypustí vodíkovú bombu, ktorá exploduje a rázovou vlnou nasmeruje lietadlo dopredu. Keď hybnosť tlaku začne ustupovať, vypáli sa ďalšia bomba, potom ďalšia a ďalšia. Viete, je to oveľa efektívnejšie ako lietanie v rakete.
Samotný nápad bol skvelý. Ale „výbuch“, ako bol vývoj nazvaný, mal veľa problémov, ktoré sa v tejto fáze rozvoja vedy a techniky nedali vyriešiť. Nebolo jasné, ako ochrániť zadnú časť lode pred relativistickou plazmou, gama lúčmi a svetelnými zábleskami. Predpokladalo sa, že odrazová doska bude pokrytá ablatívnym povlakom grafitového tuku, ktorý bude tiež potrebné po každom výbuchu osviežiť.
Existujú však určité pochybnosti o tom, že je možné navrhnúť štít, ktorý dokáže odolať detonácii stoviek vodíkových bômb takmer na nulu.
Navyše dostať na obežnú dráhu aparatúru so stovkami atómových bômb na palube bola dosť riskantná úloha. V 60. rokoch až žiarenia zaobchádzalo jednoduchšie ako teraz - zjavne verili, že zabíja iba tých, ktorí sa jej boja.
Pôvodne sa predpokladalo, že Orion vzlietne sám, to znamená, že pod sebou urobí atómové výbuchy priamo v atmosfére. Potom si vedci predsa len uvedomili, že sa vzrušili a rozhodli sa odpáliť jadrové nálože iba v bezvzduchovom priestore.
No aj v tomto prípade, ak niečo nepôjde podľa plánu a raketa s takým nebezpečným nákladom sa nedostane do vesmíru, v mieste dopadu dôjde ku skutočnej radiačnej katastrofe. Preto bol projekt odloženýG. Dyson. Projekt Orion: Skutočný príbeh atómovej vesmírnej lode na vedľajšiu koľaj a potom, podpísaním Zmluvy o čiastočnom zákaze skúšok v roku 1963, bola úplne uzavretá.
Napriek tomu sa v mysliach fyzikov stále znovu objavuje myšlienka medzihviezdnej kozmickej lode urýchlenej atómovou bombou.
2. Solárna plachetnica
Video: Planetárna spoločnosť / YouTube
Fráza „slnečná (alebo fotonická) plachta“ znie celkom fantasticky. Napriek tomu ide o skutočnú a dokonca už overenú technológiu. V júni 2019 bola úspešne otestovaná sonda LightSail-2 s takýmto motorom.Čo môžete očakávať, keď sa LightSail 2 dostane do vesmíru / Planetárna spoločnosť vo vesmíre.
Faktom je, že fotóny - častice, ktoré tvoria svetlo - môžu pri kontakte s povrchom vyvinúť tlak. To znamená, že slnečné svetlo vo vesmíre je schopnéG. Vulpetti. Rýchla solárna plavba: Astrodynamika trajektórií špeciálnych plachetníc tlačte plachtu rovnakým spôsobom, ako to robí vietor na Zemi.
Len plachtu bude potrebné vytvoriť z ultratenkého savého materiálu – napríklad z hliníkovej fólie s hrúbkou 30 nanometrov. A mal by mať rozlohu aspoň niekoľko kilometrov štvorcových.
Pre porovnanie, plocha sondy LightSail-2 bola iba 32 metrov štvorcových.
Aparatúra so solárnou plachtou nemusí so sebou voziť desiatky a stovky ton paliva: bude môcť lietať všade tam, kam sa dostane slnečné svetlo. Je pravda, že pri implementácii koncepcie existujú potenciálne ťažkosti.
Hlavným je, ako chrániť plachtu pred poškodením. Je to predsa len ako žiletka tenké nepriehľadné plátno, ktoré má silu toaletného papiera a preteká prázdnota závratnou rýchlosťou. Akékoľvek zrnko prachu v ňom môže urobiť poriadnu dieru.
3. Fotónová raketa
Takáto kozmická loď využíva rovnaký princíp ako solárna plachetnica, len naopak. Predsa, ak fotónyE. G. Haug. Konečné limity rovnice relativistickej rakety. Fotónová raketa Planck / Acta Astronautica sú schopné tlačiť na povrch, s ktorým prídu do kontaktu, môžu tiež odhodiť motor, ktorý ich produkuje. Výsledkom je raketa, ktorú nepoháňa horiace palivo, ale svetlo.
Áno, vo vákuu sa dokonca aj obyčajná baterka, ak dostane veľmi odolný zdroj energie, postupne zrýchli a bude sa poháňať emitovanými fotónmi. Stačí ho otočiť žiarovkou proti terčíku a rozsvietiť svetlo.
Pravda, baterka poletí tak pomaly, že jej zrýchlenie na znateľné rýchlosti bude trvať miliardy rokov. Ale to je riešiteľný problém – stačí zariadenie zväčšiť.
Ale napájanie takejto čelovky bude iná úloha. Vypočítal to fyzik Daniel Tommasini z University of VigoD. Tommasini. Komentujte „konečné limity rovnice relativistickej rakety. Fotónová raketa Planck “/ Acta Astronauticaže aj ten najefektívnejší jadrový reaktor bude schopný urýchliť fotonickú loď len o 0,02 % rýchlosti svetla.
To je niekde okolo 60 km/s, čo je už na cestovanie slnečnou sústavou celkom dobré. Ale aby ste zamávali k najbližšej hviezde, budete potrebovať zdroje energie lepšie ako obyčajný jadrový reaktor. Napríklad dobrá zásoba antihmotového paliva alebo vrecková čierna diera.
Keď sa antihmota zrazí s hmotou, uvoľní obrovské množstvo čistej energie. Je pravda, že produkcia antihmoty je neuveriteľná drahé potešenie: vytvorenie gramu antivodíka vedci NASA odhadliReaching for the Stars / Science NASA 62,5 bilióna dolárov. A na nakŕmenie anihilačného reaktora ho budú potrebné tony.
Čierne diery sú ešte efektívnejšie zdroje energie. Môžu byť použité na výrobu takzvaných singulárnych alebo kolapsarových reaktorov, ako tvrdil Stephen Hawking. Čierna diera vytvára žiarenie, ktoré sa postupne vyparuje.
VypočítanéL. Žeriav. Sú možné hviezdne lode s čiernymi dierami / Všeobecná relativita a kvantová kozmológiaže jedna takáto diera s hmotnosťou 606 000 ton sa bude vyparovať približne 3,5 roka a počas tejto doby vytvorí 160 petawattov energie. Len divoký údaj: dostatok energie na zrýchlenie na 10 % rýchlosti svetla za 20 dní.
Zostáva len zistiť, ako vytvoriť čiernu dieru a ako ju uložiť do lode, a kompaktná batéria s neuveriteľnou silou je pripravená. Hlavnou vecou nie je strčiť do nej prsty, inak sa stanú jednotného čísla, to znamená, že sa scvrkne do bodu. Spolu so všetkými ostatnými časťami tela.
4. Laserom poháňaná loď
Video: Fyzikálna škola – Univerzita v Sydney / YouTube
Vyššie uvedené koncepty majú spoločný problém: zdroje energie budú musieť nosiť so sebou. Raketové palivo, jadrové palivo, antihmota alebo čierna diera, to všetko váži veľa a znižuje užitočné zaťaženie. Budeme musieť vynaložiť ďalšiu energiu na rozhýbanie tejto ekonomiky.
Solárna plachetnica nebude musieťG. A. Landis. Medzihviezdny let lúčom častíc / NASA nesie veľa ton paliva, ale má aj obmedzenie: lieta len tam, kde fúka slnečný vietor, a v medzihviezdnom priestore nebude taký užitočný.
Loď zrýchlená laserom však takéto nevýhody nemá. Ide o obdobu hviezdnej lode s plachtou, no nebude ju urýchľovať slnečné svetlo, ale gigawattový smerový zdroj žiarenia.
Princíp je takýto: medzihviezdna sonda roztiahne plachtu a obrovský laserový urýchľovač na Zemi alebo na blízkej slnečnej dráhe na ňu svieti a posúva ju tam, kde má byť.
Povedzme, že sme zrýchlili na požadovanú rýchlosť, ale ako zabrzdiť v mieste príchodu k nejakej Proxima Centauri alebo Barnard's Star? Vopred neexistuje spôsob, ako poháňať druhý laser rovnakého druhu - dokonca sme jeden ťažko postavili na obežnej dráhe takmer na slnečnej dráhe.
Ale nebojte sa, fyzici Jeffrey Landis a Carver Andrews na to mysleli už dávno.G. A. Landis. Optika a úvahy o materiáloch pre laserom poháňanú svetelnú plachtu / NTRS. V prípade potreby dokáže aparatúra nielen zrýchliť, ale aj spomaliť pomocou energie fotónov vyslaných do nej z lasera.
Len ich prejdeme popri plachte na obrovské zrkadlo, odrážajú sa na plachte, ale z druhej strany. A dostaneme možnosť letieť opačným smerom ako laser. To znamená, že budeme môcť nielen jazdiť k vzdialeným hviezdam rýchlosťou blízkou svetla, ale aj sa vrátiť.
Tento mechanizmus medzihviezdneho cestovania sa javí ako najschodnejší. 12. apríla 2016 Stephen Hawking navrholReaching for the Stars, Across 4,37 svetelných rokov / The New York Times poslať skupinu sond s hmotnosťou 0,5 g na Alpha Centauri, zrýchlenú na 20 % rýchlosti svetla laserom zo zemského povrchu. Let im teoreticky potrvá 20 rokov a dáta vysielané sondami po prílete na miesto budú putovať späť vo forme rádiových prenosov ďalších 5 rokov.
seba Hawking sa už realizácie svojho nápadu nedožil, no projekt s názvom Breakthrough Starshot pokračuje vo vývoji. Financujú ju ruský podnikateľ Jurij Milner a majiteľ spoločnosti Meta Mark Zuckerberg. Možno ten druhý len hľadá spôsob, ako sa vrátiť domov.
Prečítajte si tiež🧐
- 11 mylných predstáv o vesmíre, ktorým by vzdelaní ľudia nemali veriť
- Ako a kedy slnečná sústava zomrie
- Aké škodlivé sú slnečné erupcie a dajú sa predvídať