Tarpžvaigždinės Kosminės Kelionės: 7 Futuristiniai Erdvėlaiviai Kosmosui Tyrinėti

{h1}

Čia yra septyni būdai, kuriais robotai ar net žmonių tyrinėtojai galėtų aplankyti kitas kosmines apylinkes.

Į žvaigždes

Projektas „Daedalus“ ir „Saturnas V“

Astronomai neseniai paskelbė tvirtų į Žemę panašių ateivių planetų, esančių aplink Kentaurą „Proxima“, žvaigždę, kuri yra arčiausiai mūsų saulės, įrodymų, todėl tai yra artimiausia iki šiol rasta egzoplaneta. Nors žvaigždžių sistema yra mūsų kosminė kaimynė, ji vis dar yra 4,2 šviesmečių arba 25 trilijonų mylių atstumu nuo Žemės. Ar tokiais atstumais galėtume kada nors aplankyti naująją planetą?

Net artimiausios žvaigždės gali pasiekti dešimtis tūkstančių metų, kad pasiektų įprastus erdvėlaivius, tokius kaip robotiniai zondai, dabar naudojami Saulės sistemai tyrinėti. Šie erdvėlaiviai yra varomi derinant chemines raketas, mažo traukos jonų pavaras ir sunkio jėgos palaikomas trajektorijas - įskaitant vadinamuosius „slingshot'o manevrus“ aplink saulę arba dideles planetas, kurios suteikia jiems didelį sprogimo greitį.

Bet jei mes eisime už savo saulės sistemos ribų, mums reikės kažko šiek tiek greitesnio - galbūt kažko, pavyzdžiui, milžiniškos „Project Daedalus“ branduolių sintezės raketos, parodytos čia kartu su NASA „Saturn V“ raketa grafinėje iliustracijoje. inžinierius ir kosmoso menininkas Adrianas Mannas, kurio darbai pristatomi šioje futuristinių kosminių technologijų atskaitoje. Čia yra septyni būdai, kuriais robotai ar net žmonių tyrinėtojai galėtų apsilankyti Kentauro „Proxima“ sistemoje ar kitose kosminėse apylinkėse.

Projektas „Daedalus“

Projektas „Daedalus“

Projektas „Daedalus“ yra tarpžvaigždinio zondo koncepcijos projektas, kurį aštuntajame dešimtmetyje sukūrė Britų tarpplanetinės visuomenės technikos specialistų grupė. Tikslas buvo Barnardo žvaigždė - raudonoji nykštukė, nutolusi maždaug 6 šviesmečių atstumu, daugeliu atžvilgių panaši į „Proxima Centauri“, kur astronomai dabar praneša, kad rado potencialiai gyvenamosios planetos požymių. Kai buvo sumanytas projektas „Daedalus“, kai kurie astronomai manė, kad aplink Barnardo žvaigždę orbitoje gali būti dujų milžiniška planeta, tačiau nuo to laiko žvaigždžių sistemoje nebuvo rasta planetų.

Penkerių metų projekto rezultatas buvo „Daedalus“ erdvėlaivio, dviejų pakopų, 54 000 tonų branduolinės raketos, kuri padėtų 400 tonų robotą zondą padidinti iki maždaug 12 procentų šviesos greičio, dizainas. Tai padėtų zondui padaryti maždaug šešerių metų kelionę į Barnardo žvaigždę maždaug per 50 metų.

„Daedalus“ erdvėlaivio raketos būtų varomos branduolių sintezės būdu, naudojant elektronų pluoštus, kad būtų galima detonuoti kuro granulių, tokių kaip helio-3, srautą, kuris galėtų būti nukreiptas nuo Mėnulio paviršiaus. Nepaisant to, varikliai sunaudotų dešimtis tūkstančių tonų degalų, kad maždaug per ketverius metus kosminiam laivui būtų pasiektas didžiausias greitis - ir kadangi nebereikės degalų lėtėti, galutinis 50 metų rezultatas kelionė būtų tik 70 valandų kelionės tikslo sistemos skrydis, kol erdvėlaivis pasislinks į tarpžvaigždinę erdvę.

„Daedalus“ būtų per didelis, kad pakiltų nuo Žemės paviršiaus, todėl jį reikės pastatyti orbitoje, o tai reiškia, kad toks erdvėlaivis negalėtų būti pastatytas be pajėgumų pastatyti erdvę, kurios šiandien nėra. kosmoso mokslininkas Ianas Crawfordas, planetų mokslo ir astrobiologijos profesorius, Birkbecko koledžas Jungtinėje Karalystėje.

Nors Crawfordas mano, kad „Project Daedalus“ koncepcijos mokslas yra geriau suprantamas dabar, nei tada, kai buvo kuriamas erdvėlaivis, jis teigė, kad milžiniškos išlaidos ir milžiniškos techninės problemos greičiausiai reiškia, kad prireiks daugiau nei 100 metų, kol kažkas panašaus į „Daedalus“ pasirinks žvaigždes.

Projektas „Icarus“

Projektas „Icarus“

Aštuntojo dešimtmečio projekto „Daedalus“ koncepcijos yra įkvėpimas projekto „Icarus“, tęstinio projekto, kurį vykdo Didžiosios Britanijos tarpplanetinės visuomenės ir organizacijos „Icarus Interstellar“, tarptautinio mokslininkų, inžinierių ir entuziastų tinklo, kuris tikisi iki metų išvystyti tarpžvaigždinių skrydžių galimybes 2100.

„Icarus“ projektas skirtas pasiekti bet kurią žvaigždę per 22 šviesmečius nuo Žemės, kuriai gali būti pritaikyta egzoplaneta. Tai reiškia, kad jei planeta bus patvirtinta aplink „Proxima Centauri“, ji gali tapti tiksline vieta.

Projektu „Icarus“ siekiama atnaujinti „Daedalus“ dizainą naujomis technologijomis ir idėjomis. Tarp siūlomų patobulinimų yra branduolių sintezės raketų varikliai, kurie naudoja kitokį branduolinį kurą, kuris būtų detonuojamas lazeriais, o ne elektronų pluoštais - technologija, kurią galima pasisemti iš naujausių pažangių lazerio uždegimo sintezės atvejų Nacionaliniame uždegimo objekte, Lawrence Livermore nacionalinėje laboratorijoje. Kalifornijoje, sakė Crawfordas.

„Icarus“ zondas taip pat gali būti mažesnis nei „400 Daugelio“ zondas, numatytas „Daedalus“ projektui, dėka pažangos elektroninėje miniatiūrizacijoje ir robotikoje bei būsimose nanotechnologijose - tai reikštų, kad erdvėlaivis turės nešti mažiau degalų, kad pasiektų visą savo greitį.

Lengva burė

Lengva burė

Mūsų geriausias pasirinkimas tarpžvaigždinėms kelionėms gali būti visai nenaudojimas raketos, sakė Crawfordas. Lengvosios burės, kurios naudoja šviesos slėgį naudingajam kroviniui išstumti, jau yra svarstomos tarpplanetiniuose kosminiuose zonduose, o 2010 m. Japonijos eksperimentinis erdvėlaivis „IKAROS“ sėkmingai panaudojo 60 pėdų pločio (20 metrų) lengvą burę, kad manevruotų per šešis - mėnesio kelionė į Venerą.

Tačiau nors saulės spinduliuotos burės jau yra veiksmingas būdas apžiūrėti Saulės sistemą, jos nėra pakankamai greitos, kad įveiktų tarpžvaigždinius atstumus per pagrįstą laiką.

Crawfordas teigė, kad atsakymas gali būti galingų lazerių naudojimas, kad šviesos burė būtų stumiama labai dideliu greičiu su šviesos pliūpsniais kelionės pradžioje, kol erdvėlaivis yra per toli nuo lazerio šaltinio, kad įgytų daugiau šviesos spindulio.

Kadangi varomieji lazeriai būtų pastatyti Žemėje arba orbitoje, tarpžvaigždiniams erdvėlaiviams su lengvuoju buriu nereikėtų vežti degalų kelionei, todėl erdvėlaivio masė galėtų būti maža.

Lazeriu varomas erdvėlaivis su burėmis yra „Breakthrough Starshot“ projekto, kurį šiais metais paskelbė investuotojas Jurijus Milneris ir fizikas Stephenas Hawkingas, pagrindas. Projektu siekiama iki 2036 m. Sukurti veikiantį prototipą, kurio galutinė misija kainuotų apie 10 milijardų dolerių.

Projekte numatytas maždaug 1000 antspaudo dydžio „StarChip“ kosminių laivų spiečius, kurių kiekvienas sveria keletą gramų ir pritvirtinamas prie lengvos burės, kurios skersmuo yra 13 pėdų (4 m) ir kuris prieš pagreitį bus iškeltas iš „motinystės“ orbitoje. antžeminiais lazeriais, kurių greitis yra nuo 15 iki 20 procentų šviesos greičio.

Tai leistų erdvėlaiviui per 20–30 metų nuvažiuoti 4 šviesmečių kelionę į „Alpha Centauri“ sistemą - trijų žvaigždžių sistemą, apimančią žvaigždę „Proxima Centauri“ ir jos galimą planetą.

„Breakthrough Starshot“ projekto idėjas ištyrė Kalifornijos universiteto Santa Barbaros kosmologijos profesorius Philipas Lubinas, kuris sako, kad didžiausias likęs iššūkis yra sukurti pakankamai galingus lazerius, kurie galėtų valdyti erdvėlaivį „lengvas burė“.

„Bussard ramjet“

Bussardas Ramjetas

„Bussard Ramjet“ koncepcija, kurią 1960 m. Pasiūlė fizikas Robertas Bussardas, sujungia didelę branduolių sintezės raketų trauką ir mažą degalų poreikį lengvoms burėms.

Užuot nešęs savo kurą, „Bussard Ramjet“ nuskenuos labai plonus tarpžvaigždinėje erdvėje aptinkamų dujų ir dulkių pėdsakus, žinomus kaip Tarpžvaigždinė terpė, naudodamas didžiulį piltuvo formos elektromagnetinį lauką, besitęsiantį tūkstančius mylių priešais erdvėlaivis.

Iš tarpžvaigždinės terpės esantis vandenilis bus suspaustas ir panaudotas kaip kuras sintezės raketoje erdvėlaivio gale, kuris jį varo.

Teoriškai erdvėlaivis, kurį vairuoja „Bussard Ramjet“, galėtų ir toliau įsibėgėti, jei jo kelyje yra pakankamai tarpžvaigždinių dujų, kad būtų užtikrinta pakankama trauka, ir jis galėtų pasiekti didelę šviesos greičio dalį.

Todėl garbingasis Bussardas ilgą ir garbingą tarnystę matė daugelyje mokslinės fantastikos kūrinių, ypač Larry Niveno romanų ir novelių serijoje „Žinomas kosmosas“, įskaitant knygas „Žiedo pasaulis“; ir 1970 m. Poulo Andersono romanas „Tau-Zero“ („Doubleday“, 1970 m.), kuriame tarpžvaigždinė įgula stumia savo smogtą „Bussard“ erdvėlaivį į reliatyvistinį greitį, kad būtų išvengta sunaikinimo.

Deja, tarpžvaigždinė terpė aplink mūsų Saulės sistemą ir šalia esančias žvaigždes yra ypač plona, ​​ir mokslininkas apskaičiavo, kad ten tiesiog nėra pakankamai vandenilio, kad būtų galima užpildyti „Bussard Ramjet“. „Tai nėra ideali galaktikos dalis“, - teigė Crawfordas.

Tačiau jis paaiškino, kad norint išvengti šio apribojimo buvo pasiūlyta keletas idėjų, įskaitant koncepciją, vadinamą „Augamų žvaigždžių raketa“, kurioje panaudotos surinktos medžiagos kaip reakcijos masė nukreipia erdvėlaivį į priekį, panaudojant lazeriu spinduliuojamą energiją; ir „Tarpžvaigždinis kilimo ir tūpimo takas“, kuriame būtų naudojamos degalų atsargos, išdėstytos iš anksto įsibėgėjančio „Bussard“ erdvėlaivio kelyje.

Antimaterinės raketos ir juodosios skylės pavara

Schwarzschild Kugelblitz Drive

Be lengvų burių, milžiniškų lazerių ir branduolių sintezės raketų, buvo pasiūlytos dar kelios egzotiškos tarpžvaigždinių kelionių galimybės, pavyzdžiui, raketos, varomos ypač žiauria (ir ypač efektyvia) materijos ir antimaterijos sunaikinimo reakcija.

„Antimaterija būtų puikus raketų kuras, nes jo energijos tankis yra toks didelis“, - teigė D. Crawfordas. "Bet, be abejo, gamtoje jo nėra. Mes turime jį pasigaminti. Tai padaryti yra labai sudėtinga ir brangu, o pagaminus - labai pavojinga - taigi, kas žino, ar kada nors galėtų būti panaudota kaip raketa degalai? “

Kitas pasiūlymas naudoti egzotinę fiziką erdvėlaiviui vairuoti yra „Schwarzschild Kugelblitz“ pavara, kurios energijos šaltiniui būtų naudojama mikroskopinė, dirbtinė juodoji skylė, esanti varikliuose.

Viena iš laivo su aukščiau pavaizduota vadinamąja „SK Drive“ idėja būtų sulaikyti Hawkingo spinduliuotę nuo greito ir ypač žiaurios mažos juodosios skylės skilimo ir paversti ją energija, kurią galima panaudoti stumiant erdvėlaivį..

Kiekviena iš dirbtinių juodųjų skylių išgyventų tik kelerius metus, todėl prireikus reikės sukurti naujas juodąsias skyles, galbūt suspaudžiant materijos granules gama spindulių lazeriais.

Remiantis 2009 m. Moksliniu tyrimu, mikroskopinės juodosios skylės varomas žvaigždėlaivis „SK“, varomas šiuolaikinio superbankerio, gali per 20 dienų įsibėgėti iki 10 procentų šviesos greičio. Juodoji skylė gyvuos maždaug 3,5 metų, kol visiškai išnyks, ir per visą jos eksploatavimo laiką ji išmes daugiau nei 160 kilovatų arba 160 kvadrilijonų vatų galios.

Žmogaus „lėtos valtys“

Žmogaus „lėtos valtys“

Net ir naudojant labai greitas raketas, kurios važiuoja ne mažiau kaip 10 procentų šviesos greičio, prireiks daugybės žmonių gyvenimo laikotarpių, kad pasiektų visas, išskyrus pačias artimiausias žvaigždes. Ir nors Crawfordas yra žmogaus Saulės sistemos tyrinėjimų šalininkas, jis teigė, kad tarpžvaigždiniai atstumai yra per dideli, kad žmogaus kelionė būtų įmanoma įsivaizduoti per artimiausius kelis šimtus metų.

„Manau, kad žmonės gali tyrinėti planetas efektyviau nei robotai, ir aš taip pat manau, kad yra kultūrinių priežasčių siųsti žmones į kosmosą, kad praplėsti mūsų patirties spektrą ir praturtinti žmonių kultūrą“, - sakė jis. "Dabar tiesa, kad visa tai būtų taikoma ir tarpžvaigždinėje skalėje - tiesiog atstumai yra tokie dideli, o techniniai sunkumai tokie dideli, kad pasisakyti šiame etape beveik neįmanoma."

Nepaisant to, egzistuoja kelios idėjos, vadinamos „lėto laivo“ sąvokomis, kurios vieną dieną galėtų žmones nukreipti į žvaigždes, įskaitant:

Miegantys laivai, kurio metu įgulos nariai labai ilgo reiso metu būna „giliai mieganti“ arba „sustabdyta animacija“. Ši idėja buvo parodyta keliuose mokslinės fantastikos filmuose, įskaitant Stanley Kubricko „2001: Kosminė odisėja“, pastatytą 1969 m., Ridley Scotto „Svetimas“ 1979 m. Ir Jameso Camerono „Avataras“, 2009 m.

Pasaulio laivai, taip pat žinomas kaip kartos laivai arba tarpžvaigždinės arkos, būtų milžiniškos savarankiškos kosminės buveinės, pernešančios dideles žmonių ir kitų rūšių populiacijas iš Žemės santykinai laisvalaikio kelionėje į kolonizuoti egzoplanetas - keliones, kurių įgyvendinimas užtruktų daugelį amžių. Kelionės metu visos kartos gyventų ir žūtų, o į tikslą atvyktų tik pirminių gyventojų palikuonys.

Embrioniniai laivai siųstų kriogeniškai sušalusius embrionus, o ne miegančius ar gyvenančius žmones, į tolimą kolonijos planetą, kur juos „išperins“ ir savo misijos metu mokys apsauginių robotų įgula.

Greičiau nei šviesa?

Greitesnės nei lengvos kelionės kosmose

Visur, kur astronomai žiūri į visatą, reliatyvumo teorija tebėra greita. Kaip parodė Albertas Einšteinas, neįmanoma padidinti masės iki šviesos greičio kosmose ar jo praeiti.

Bet Einšteino lygtys dar gali turėti keletą gudrybių, kurios kada nors galėtų leisti mokslui apsisukti žinomiems fizikos dėsniams ir pasiekti greitesnį nei šviesa (FTL) kelią - Šventąjį Gralį mokslinės fantastikos gerbėjų kartoms.

Labiausiai žinoma FTL kelionių koncepcija yra Alcubierre pavara, kurią 1994 m. Pasiūlė teorinis fizikas Miguel Alcubierre.

Siūloma pavara veikia pasitelkdama intensyvias gravitacines jėgas, kurias sukuria du besisukantys žiedai iš tankios egzotinės medžiagos, kad būtų galima sumažinti fizinius kosmoso matmenis priešais erdvėlaivį, plečiant erdvę už jo, tokiu greičiu, kuris, atrodo, galėtų viršyti lengvas.

Alcubierre'o pasiūlyme, reikalaujančiame, kad egzistuotų nežinomos rūšies žiedų egzotiškos medžiagos, kuri nėra žinoma, disko sukurto „metmenų burbulo“ viduje esantis erdvėlaivis niekada nejuda greičiau nei šviesa savo vietinėje erdvėje, todėl nepažeis reliatyvumo dėsniai.

Kitos spekuliatyvios FTL kelionių idėjos apima tarpdimensinių kirminų skylių - taip pat teoriškai įmanomų, tačiau nežinomų - naudojimąsi kelionėmis tarp susipainiojusių, bet tolimų kosmoso regionų; arba drąsiai nugriebti didelės besisukančios juodos skylės kraštus, kaip pavaizduota Christopherio Nolano 2014 m. filme „Tarpžvaigždė“.

Tačiau Crawfordas pažymi, kad greitesnės nei lengvos kelionės koncepcija yra susijusi su nežinomaisiais ir akivaizdžiais prieštaravimais, tokiais kaip pažeidimas priežastingumo principo, kai įvykius sukelia kiti įvykiai, įvykę anksčiau laiko, o ne atvirkščiai. Taigi, tikėtina, kad pasiūlymai bus neįmanomi, net jei juos būtų įmanoma technologiškai pagrįsti.

„Aš nenoriu atrodyti pernelyg pesimistiškai, nes galiu pamatyti didžiulę galimybę keliauti į žvaigždes, tačiau fizikos įstatymai yra fizikos dėsniai, ir tai bus tikrai sunku“, - teigė D. Crawfordas.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kas Yra Bangos Ilgis?
Kas Yra Bangos Ilgis?

Atspausdinkite Savo Žygį! 3D Atmintinės Įamžina Kalnų Užkariavimus
Atspausdinkite Savo Žygį! 3D Atmintinės Įamžina Kalnų Užkariavimus

Mokslas Naujienos


„Nepaprastai Didelių Skruzdėlių“ Fosilija Rasta Vajominge
„Nepaprastai Didelių Skruzdėlių“ Fosilija Rasta Vajominge

Labos Nakties, Colo! Vyresnioji Gorilla Jav Miršta Miego Metu
Labos Nakties, Colo! Vyresnioji Gorilla Jav Miršta Miego Metu

Neandertaliečiai Mirė Anksčiau Nei Manyta
Neandertaliečiai Mirė Anksčiau Nei Manyta

Laikas „Didysis Spauda“ Siekia Grobio Širdies Plakimą
Laikas „Didysis Spauda“ Siekia Grobio Širdies Plakimą

Ką Tik Sukurtas Milijonas 13 Milijonų Žmonių Šeimos Medis
Ką Tik Sukurtas Milijonas 13 Milijonų Žmonių Šeimos Medis


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com