4 koncepti vesoljske ladje, ki bi lahko postali resničnost v prihodnosti

1. bo eksplodirala

Video posnetek: DrRhysy / YouTube

Vsi imamo vsaj nejasno predstavo o tem, kako uničujoče je jedrsko orožje. Zdi se, da uporaba tako nevarne stvari verjetno ne bo pripeljala do nečesa dobrega.

Toda fizika Stanislav Ulam in Freeman Dyson sta se odločilaG. Dyson. Projekt Orion: Resnična zgodba o atomski vesoljski ladjida lahko to silo usmerimo tudi v ustvarjalni kanal. In v 60-ih letih so predlagali zamisel o medzvezdnem plovilu, ki bi letelo tako, da bi se poganjalo z nadzorovanimi jedrskimi eksplozijami.

Pravzaprav, zakaj bi prenašali ogromne rezervoarje goriva po prostranstvu vesolja, če pa lahko namesto tega vzamete s seboj sto ali dve atomski bojni glavi?

Projekt so poimenovali Orion ali vesoljsko plovilo na jedrski pogon. Načelo delovanja enote je naslednje.

V orbiti visi ladja, ki namerava poleteti na obrobje osončja ali celo do drugih zvezd. V pravem trenutku nekje sto metrov za seboj izpusti vodikovo bombo, ki eksplodira in z udarnim valom usmeri letalo naprej. Ko začne zagon potiska upadati, se izstreli naslednja bomba, nato še ena in še ena. To je veliko bolj učinkovito, veste, kot je banalno leteti z raketo.

Sama ideja je bila odlična. Toda "eksplozija", kot so razvoj poimenovali, je imela veliko težav, ki jih v tej fazi razvoja znanosti in tehnologije ni bilo mogoče rešiti. Ni bilo jasno, kako zaščititi zadnji del ladje pred relativistično plazmo, gama žarki in svetlobnimi bliskavicami. Predvideva se, da bo odsevna plošča prekrita z ablativnim premazom grafitne masti, ki bi jo bilo treba po vsaki eksploziji tudi osvežiti.

Vendar pa obstajajo nekateri dvomi, da je mogoče oblikovati ščit, ki bi lahko vzdržal detonacijo na stotine vodikovih bomb skoraj iz neposrednega dosega.

Poleg tega je bila spravilo v orbito aparata s stotinami atomskih bomb na krovu precej tvegana naloga. V 60-ih letih do sevanje obravnavala bolj preprosto kot zdaj - očitno so verjeli, da ubija samo tiste, ki se je bojijo.

Sprva se je domnevalo, da bo Orion vzletel sam, to je atomske eksplozije pod njim tik v ozračju. Potem so znanstveniki še ugotovili, da so se navdušili in so se odločili, da bodo jedrske naboje detonirali le v brezzračnem prostoru.

A tudi v tem primeru, če nekaj ne bo šlo po načrtih in raketa s tako nevarnim tovorom ne bo dosegla vesolja, bo na mestu, kamor pade, nastala prava sevalna katastrofa. Zato je bil projekt odloženG. Dyson. Projekt Orion: Resnična zgodba o atomski vesoljski ladji na zadnji strani, nato pa je bil s podpisom pogodbe o delni prepovedi testiranja leta 1963 popolnoma zaprt.

Kljub temu se ideja o medzvezdnem vesoljskem plovilu, ki ga pospeši atomska bomba, še vedno znova pojavlja v glavah fizikov.

2. Solarna jadrnica

Video: The Planetary Society / YouTube

Izraz "sončno (ali fotonsko) jadro" zveni precej fantastično. Kljub temu je to prava in celo že preizkušena tehnologija. Junija 2019 je bila sonda LightSail-2 s takšnim motorjem uspešno preizkušena.Kaj pričakovati, ko se LightSail 2 izstreli v vesolje / Planetarna družba v vesolju.

Dejstvo je, da lahko fotoni – delci, ki sestavljajo svetlobo – izvajajo pritisk, ko pridejo v stik s površino. To pomeni, da je sončna svetloba v vesolju sposobnaG. Vulpetti. Hitro solarno jadranje: astrodinamika posebnih jadralnih poti potisnite jadro na enak način kot veter na Zemlji.

Samo jadro bo treba izdelati iz ultra tankega vpojnega materiala - na primer iz aluminijaste folije debeline 30 nanometrov. In mora biti velik vsaj nekaj kvadratnih kilometrov.

Za primerjavo, površina sonde LightSail-2 je bila le 32 kvadratnih metrov.

Aparatu s sončnim jadrom ni treba s seboj nositi desetin in sto ton goriva: lahko bo letel, kamor seže sončna svetloba. Res je, da obstajajo potencialne težave pri izvajanju koncepta.

Glavna je, kako zaščititi jadro pred poškodbami. Navsezadnje je kot britev tanko neprozorno platno, ki ima trdnost toaletnega papirja in teče skozi praznina z vrtoglavo hitrostjo. Vsaka protipika prahu lahko v njej naredi dostojno luknjo.

3. Fotonska raketa

Tako vesoljsko plovilo uporablja enak princip kot sončna jadrnica, le obratno. Konec koncev, če fotoniE. G. Haug. Končne meje relativistične raketne enačbe. Planckova fotonska raketa / Acta Astronautica so sposobni pritiskati na površino, s katero pridejo v stik, lahko tudi odvržejo motor, ki jih proizvaja. Rezultat je raketa, ki se ne poganja z zgorevanjem goriva, ampak s svetlobo.

Da, v vakuumu se bo celo preprosta svetilka, če ima zelo trpežen vir energije, postopoma pospešila in se poganjala z oddanimi fotoni. Dovolj je, da ga z žarnico obrnemo proti tarči in prižgemo luč.

Res je, svetilka bo letela tako počasi, da bo potrebovala milijarde let, da se bo pospešila do opazne hitrosti. Toda to je rešljiva težava - samo povečati morate napravo.

Toda napajanje takšne žaromete bo druga naloga. Fizik Daniel Tommasini z univerze v Vigu je izračunalD. Tommasini. Komentirajte »končne meje relativistične raketne enačbe. Fotonska raketa Planck ”/ Acta Astronauticada bo tudi najučinkovitejši jedrski reaktor lahko fotonsko ladjo pospešil le za 0,02 % svetlobne hitrosti.

To je nekje 60 km/s, kar je že kar dobro za potovanje po sončnem sistemu. Toda za mahanje do najbližje zvezde boste potrebovali vire energije, ki so boljši od banalnega jedrskega reaktorja. Na primer dobra zaloga goriva iz antimaterije ali žepna črna luknja.

Ko antimaterija trči v snov, sprosti ogromno čiste energije. Res je, proizvodnja antimaterije je neverjetna drag užitek: nastanek gram antivodika Nasini znanstveniki so oceniliDoseganje zvezd / Sciense NASA 62,5 bilijona dolarjev. In potrebovali ga bodo na tone za napajanje reaktorja za uničenje.

Črne luknje so še učinkovitejši vir energije. Uporabljajo se lahko za izdelavo tako imenovanih singularnih ali kolapsarnih reaktorjev, kot je trdil Stephen Hawking. Črna luknja ustvarja sevanje, ki postopoma izhlapi.

IzračunanoL. Žerjav. Ali so možne zvezdne ladje črne luknje / Splošna relativnost in kvantna kozmologijada bo ena taka luknja, težka 606.000 ton, izhlapevala približno 3,5 leta in v tem času ustvarila 160 petavatov energije. Samo divja številka: dovolj energije za pospešitev do 10 % svetlobne hitrosti v 20 dneh.

Ostaja le ugotoviti, kako narediti črno luknjo in kako jo shraniti v ladjo, in kompaktna baterija neverjetne moči je pripravljena. Glavna stvar je, da vanj ne vtikate prstov, sicer bodo postali ednina, se pravi, se bo skrčilo na točko. Skupaj z vsemi drugimi deli telesa.

4. Ladja na laserski pogon

Video: Šola za fiziko - Univerza v Sydneyju / YouTube

Zgornji koncepti imajo skupno težavo: s seboj bodo morali nositi svoje vire energije. Raketno gorivo, jedrsko gorivo, antimaterija ali črna luknja tehtajo veliko in zmanjšujejo obremenitev. Za premikanje tega gospodarstva bomo morali porabiti dodatno energijo.

Solarni jadrnici ne bo trebaG. A. Landis. Medzvezdni let z žarkom delcev / NASA nosi veliko ton goriva, ima pa tudi omejitev: leti le tja, kjer piha sončni veter, v medzvezdnem prostoru pa ne bo tako uporaben.

Vendar pa ladja, pospešena z laserjem, nima takšnih pomanjkljivosti. To je analog zvezdne ladje z jadrom, vendar ga ne bo pospešila sončna svetloba, temveč usmerjeni vir sevanja gigavata.

Načelo je naslednje: medzvezdna sonda razprši jadro, ogromen laserski pospeševalnik na Zemlji ali v skoraj sončni orbiti pa nanj sveti in ga potisne tja, kamor mora biti.

Recimo, da smo pospešili do zahtevane hitrosti, a kako zavirati na točki prihoda na kakšno Proxima Centauri ali Barnardovo zvezdo? Vnaprej ne moremo zagnati drugega laserja iste vrste - s težavo smo ga celo zgradili v skoraj sončni orbiti.

Ampak ne skrbite, fizika Jeffrey Landis in Carver Andrews sta na to pomislila že zdavnaj.G. A. Landis. Optika in materiali za svetlobno jadro na laserski pogon / NTRS. Po potrebi lahko aparat ne samo pospeši, ampak tudi upočasni s pomočjo energije fotonov, ki mu jih pošlje laser.

Le mimo jadra jih podamo na ogromno ogledalo, odsevajo se na jadru, vendar z druge strani. In dobimo priložnost, da letimo v smer, nasprotno od laserja. To pomeni, da se bomo lahko ne le vozili do oddaljenih zvezd s skoraj svetlobno hitrostjo, ampak se bomo tudi vrnili.

Ta mehanizem medzvezdnega potovanja se zdi najbolj izvedljiv. 12. aprila 2016 je Stephen Hawking predlagalDosečimo zvezde, čez 4,37 svetlobnih let / The New York Times pošlje skupino sond, težkih 0,5 g, v Alpha Centauri, ki jih laser z zemeljskega površja pospeši na 20 % svetlobne hitrosti. Teoretično bodo za let potrebovali 20 let, podatki, ki jih ob prihodu na prizorišče posredujejo sonde, pa bodo potovali nazaj v obliki radijskih prenosov še 5 let.

sebe Hawking ni dočakal uresničitve svoje ideje, vendar se projekt z imenom Breakthrough Starshot še naprej razvija. Financirata ga ruski poslovnež Jurij Milner in lastnik Mete Mark Zuckerberg. Morda slednji preprosto išče način, kako se vrniti domov.