4 erdvėlaivių koncepcijos, kurios ateityje gali tapti realybe
įvairenybės / / November 14, 2021
Jokių fantastiškų šuolių į poerdvę ir superluminalių varomų sraigtų – tik patys praktiškiausi patobulinimai.
1. Susprogs
Vaizdo įrašas: DrRhysy / YouTube
Visi turime bent miglotą supratimą, kokie destruktyvūs yra branduoliniai ginklai. Atrodytų, kad naudojant tokį pavojingą daiktą vargu ar pavyks pasiekti ką nors gero.
Tačiau fizikai Stanislavas Ulamas ir Freemanas Dysonas nusprendėG. Dysonas. Projektas Orion: Tikra atominio erdvėlaivio istorijakad ši jėga gali būti nukreipta ir į kūrybinį kanalą. O šeštajame dešimtmetyje jie pasiūlė idėją apie tarpžvaigždinį laivą, kuris skristų varomas kontroliuojamais branduoliniais sprogimais.
Iš tiesų, kam per Visatos platybes neštis didžiulius bakus kuro, jei vietoj to galite pasiimti su savimi šimtą ar dvi atomines galvutes?
Projektas buvo pavadintas „Orion“ arba branduoliniu erdvėlaiviu. Įrenginio veikimo principas yra toks.
Orbitoje kabo laivas, kuris ketina skristi į Saulės sistemos pakraščius ar net į kitas žvaigždes. Tinkamu momentu jis kažkur už šimto metrų už savęs paleidžia vandenilinę bombą, kuri sprogsta ir smūgio banga nukreipia lėktuvą į priekį. Kai stūmimo impulsas pradeda slūgti, paleidžiama kita bomba, tada dar viena ir dar viena. Žinote, tai daug efektyviau, nei banalu skristi raketa.
Pati idėja buvo puiki. Tačiau „sprogimas“, kaip buvo pavadinta plėtra, turėjo daug problemų, kurių nebuvo galima išspręsti šiame mokslo ir technologijų vystymosi etape. Nebuvo aišku, kaip apsaugoti laivo galą nuo reliatyvistinės plazmos, gama spindulių ir šviesos blyksnių. Buvo manoma, kad atspindinti plokštė bus padengta abliatyvia grafito tepalo danga, kurią taip pat reikės atnaujinti po kiekvieno sprogimo.
Tačiau yra tam tikrų abejonių, ar įmanoma sukurti skydą, kuris atlaikytų šimtų vandenilinių bombų detonavimą beveik tuščiu atstumu.
Be to, iškelti į orbitą aparatą su šimtais atominių bombų buvo gana rizikinga užduotis. 60-aisiais iki radiacija elgiamasi paprasčiau nei dabar – matyt, tikėjo, kad ji žudo tik tuos, kurie jos bijo.
Iš pradžių buvo manoma, kad Orionas pakils pats, ty po juo, tiesiai atmosferoje, sukels atominius sprogimus. Tada mokslininkai vis tiek suprato, kad susijaudino ir nusprendė branduolinius užtaisus susprogdinti tik beorėje erdvėje.
Tačiau net ir tokiu atveju, jei kažkas vyks ne pagal planą ir raketa su tokiu pavojingu kroviniu nepasieks kosmoso, toje vietoje, kur ji nukris, įvyks tikra radiacinė katastrofa. Todėl projektas buvo atidėtasG. Dysonas. Projektas Orion: Tikra atominio erdvėlaivio istorija 1963 m., pasirašius Dalinio bandymų uždraudimo sutartį, ji buvo visiškai uždaryta.
Nepaisant to, fizikų galvose vis dar iškyla idėja apie tarpžvaigždinį erdvėlaivį, pagreitintą atominės bombos.
2. Saulės burlaivis
Vaizdo įrašas: Planetų draugija / YouTube
Frazė „saulės (arba fotoninė) burė“ skamba gana fantastiškai. Nepaisant to, tai tikra ir net jau patikrinta technologija. 2019 metų birželį zondas LightSail-2 su tokiu varikliu buvo sėkmingai išbandytas.Ko tikėtis, kai „LightSail 2“ pateks į kosmosą / planetų visuomenę kosmose.
Faktas yra tai, kad fotonai – šviesą sudarančios dalelės – gali daryti spaudimą, kai liečiasi su paviršiumi. Tai yra, saulės šviesa erdvėje yra pajėgiG. Vulpetti. Greitas buriavimas saulės energija: specialių burlaivių trajektorijų astrodinamika stumti burę taip pat, kaip vėjas daro Žemėje.
Tik burę reikės sukurti iš itin plonos sugeriančios medžiagos – pavyzdžiui, iš 30 nanometrų storio aliuminio plėvelės. Ir jis turėtų būti bent kelių kvadratinių kilometrų dydžio.
Palyginimui, LightSail-2 zondo plotas buvo tik 32 kvadratiniai metrai.
Aparatas su saulės bure neprivalo su savimi neštis dešimčių ir šimtų tonų degalų: jis galės skristi visur, kur pasieks saulės šviesa. Tiesa, įgyvendinant koncepciją galimi sunkumai.
Pagrindinis – kaip apsaugoti burę nuo pažeidimų. Galų gale, tai yra skustuvo plonumo nepermatoma drobė, kuri turi tualetinio popieriaus stiprumo ir perbėga tuštuma beprotišku greičiu. Bet kokia dulkių dėmė gali joje padaryti padorią skylę.
3. Fotonų raketa
Toks erdvėlaivis naudoja tą patį principą kaip ir saulės burlaivis, tik atvirkščiai. Juk jei fotonaiE. G. Haug. Galutinės reliatyvistinės raketos lygties ribos. Planko fotonų raketa / Acta Astronautica gali spausti paviršių, su kuriuo jie liečiasi, taip pat gali numesti juos gaminantį variklį. Rezultatas – raketa, kuri varoma ne degant kurui, o šviesai.
Taip, vakuume net paprastas žibintuvėlis, jei jam bus suteiktas labai patvarus energijos šaltinis, pamažu įsibėgės, varydamas save skleidžiamais fotonais. Užtenka jį pasukti lempute prieš taikinį ir įjungti šviesą.
Tiesa, žibintuvėlis skris taip lėtai, kad prireiks milijardų metų, kol įsibėgės iki pastebimo greičio. Bet tai yra išsprendžiama problema – tereikia įrenginį padidinti.
Tačiau tokio priekinio žibinto maitinimas bus dar viena užduotis. Fizikas Danielis Tommasinis iš Vigo universiteto apskaičiavoD. Tommasini. Pakomentuokite „galutinės reliatyvistinės raketos lygties ribos. Planko fotonų raketa “/ Acta Astronauticakad net ir pats efektyviausias branduolinis reaktorius fotoninį laivą galės pagreitinti tik 0.02 % šviesos greičio.
Tai yra kažkur apie 60 km/s, o tai jau gana gerai keliaujant per Saulės sistemą. Tačiau norint pamojuoti iki artimiausios žvaigždės, jums prireiks geresnių energijos šaltinių nei banalaus branduolinio reaktoriaus. Pavyzdžiui, geras antimedžiagos kuro tiekimas arba kišeninė juodoji skylė.
Kai antimedžiaga susiduria su medžiaga, ji išskiria didžiulį kiekį grynos energijos. Tiesa, antimedžiagos gamyba yra neįtikėtina brangus malonumas: NASA mokslininkai apskaičiavo, kad buvo sukurtas gramas antivandenilioŽvaigždžių siekimas / NASA mokslas 62,5 trilijono dolerių. Ir jo prireiks tonų naikinimo reaktoriui maitinti.
Juodosios skylės yra dar efektyvesni energijos šaltiniai. Kaip teigė Stephenas Hawkingas, iš jų galima gaminti vadinamuosius vienetinius arba kolapsarinius reaktorius. Juodoji skylė sukuria spinduliuotę, kuri palaipsniui išgaruoja.
ApskaičiuotaL. Kranas. Ar galimi juodosios skylės žvaigždėlaiviai / Bendroji reliatyvumo teorija ir kvantinė kosmologijakad viena tokia 606 000 tonų sverianti skylė išgaruos apie 3,5 metų ir per šį laiką susidarys 160 petavatų energijos. Tiesiog laukinė figūra: užtenka energijos, kad per 20 dienų pagreitėtų iki 10 % šviesos greičio.
Belieka tik išsiaiškinti, kaip padaryti juodąją skylę ir kaip ją laikyti laive, o kompaktiška neįtikėtinos galios baterija yra paruošta. Svarbiausia nekišti pirštų, kitaip jie taps vienaskaita, tai yra, sumažės iki taško. Kartu su visomis kitomis kūno dalimis.
4. Lazerinis laivas
Vaizdo įrašas: Sidnėjaus universiteto fizikos mokykla / „YouTube“.
Aukščiau pateiktos sąvokos turi bendrą problemą: jos turės su savimi nešiotis savo energijos šaltinius. Raketų kuras, branduolinis kuras, antimedžiaga ar juodoji skylė sveria daug ir sumažina naudingąją apkrovą. Turėsime skirti daugiau energijos šiai ekonomikai perkelti.
Saulės burlaivis neprivalėsG. A. Landis. Tarpžvaigždinis skrydis dalelių pluoštu / NASA veža daug tonų kuro, tačiau turi ir apribojimą: skrenda tik ten, kur pučia saulės vėjas, o tarpžvaigždinėje erdvėje jis nebus toks naudingas.
Tačiau lazeriu pagreitintas laivas tokių trūkumų neturi. Tai – žvaigždėlaivio su bure analogas, tačiau jį pagreitins ne saulės šviesa, o gigavatų krypties spinduliuotės šaltinis.
Principas toks: tarpžvaigždinis zondas išskleidžia burę, o didžiulis lazerinis greitintuvas Žemėje arba beveik Saulės orbitoje apšviečia jį ir stumia ten, kur reikia.
Tarkime, įsibėgėjome iki reikiamo greičio, bet kaip stabdyti atvykimo taške prie kokio nors „Proxima Centauri“ ar „Barnard's Star“? Iš anksto nėra galimybės vairuoti antro tokio paties tipo lazerio – netgi sunkiai jį pastatėme beveik Saulės orbitoje.
Tačiau nesijaudinkite, fizikai Jeffrey Landis ir Carver Andrews jau seniai apie tai galvojo.G. A. Landis. Optika ir medžiagos, susijusios su lazeriu varomomis burėmis / NTRS. Esant poreikiui, aparatas gali ne tik įsibėgėti, bet ir sulėtinti, pasitelkdamas iš lazerio jam siunčiamų fotonų energiją.
Tiesiog praleidžiame juos pro burę ant didžiulio veidrodžio, jie atsispindi burėje, bet iš kitos pusės. Ir mes gauname galimybę skristi priešinga lazeriui kryptimi. Tai yra, mes galėsime ne tik nuvažiuoti į tolimas žvaigždes beveik šviesos greičiu, bet ir grįžti.
Šis tarpžvaigždinės kelionės mechanizmas atrodo labiausiai įmanomas. 2016 m. balandžio 12 d. Stephenas Hawkingas pasiūlėŽvaigždžių siekimas, per 4,37 šviesmečių / The New York Times nusiųsti į Alpha Centauri grupę 0,5 g sveriančių zondų, kurie lazeriu nuo Žemės paviršiaus buvo pagreitinti iki 20% šviesos greičio. Teoriškai jiems skristi prireiks 20 metų, o atvykus į vietą zondų perduoti duomenys radijo transliacijų pavidalu keliaus atgal dar 5 metus.
Aš pats Hokingas nesulaukė savo idėjos įgyvendinimo, tačiau projektas Breakthrough Starshot toliau plėtojamas. Ją finansuoja Rusijos verslininkas Jurijus Milneris ir „Meta“ savininkas Markas Zuckerbergas. Galbūt pastarasis tiesiog ieško būdo grįžti namo.
Taip pat skaitykite🧐
- 11 klaidingų nuomonių apie erdvę, kuriomis išsilavinę žmonės neturėtų patikėti
- Kaip ir kada saulės sistema mirs
- Kiek žalingi yra saulės blyksniai ir ar juos galima numatyti