4 koncepta svemirskih brodova koji bi mogli biti stvarnost u budućnosti

1. Eksplodiraće

Video snimanje: DrRhysy / YouTube

Svi imamo barem nejasnu predodžbu o tome koliko je nuklearno oružje razorno. Čini se da uporaba takve opasne stvari vjerojatno neće dovesti do nečega dobrog.

No, fizičari Stanislav Ulam i Freeman Dyson odlučili suG. Dyson. Projekt Orion: Istinita priča o atomskom svemirskom broduda se ta sila može usmjeriti i u stvaralački kanal. A 60-ih godina predložili su ideju o međuzvjezdanoj letjelici koja bi letjela pokretajući se kontroliranim nuklearnim eksplozijama.

Doista, zašto nositi goleme spremnike goriva po prostranstvima svemira, ako umjesto toga možete ponijeti sa sobom sto ili dvije atomske bojeve glave?

Projekt je nazvan Orion ili svemirska letjelica na nuklearni pogon. Princip rada jedinice je sljedeći.

U orbiti visi brod koji namjerava odletjeti na rubove Sunčevog sustava ili čak do drugih zvijezda. U pravom trenutku negdje stotinjak metara iza sebe ispušta hidrogensku bombu koja eksplodira i udarnim valom usmjerava avion naprijed. Kada zamah potiska počne jenjavati, ispaljuje se sljedeća bomba, zatim još jedna i još jedna. Ovo je puno učinkovitije, znate, nego što je banalno letjeti u raketi.

Sama ideja je bila super. Ali "eksplozija", kako je nazvan razvoj, imala je mnogo problema koji se u ovoj fazi razvoja znanosti i tehnologije nisu mogli riješiti. Nije bilo jasno kako zaštititi stražnji dio broda od relativističke plazme, gama zraka i svjetlosnih bljeskova. Pretpostavljalo se da će reflektirajuća ploča biti prekrivena ablativnim premazom grafitne masti, koju bi također trebalo osvježavati nakon svake eksplozije.

Međutim, postoje određene sumnje da je moguće dizajnirati štit koji može izdržati detonaciju stotina vodikovih bombi gotovo iz neposredne blizine.

Osim toga, stavljanje aparata sa stotinama atomskih bombi u orbitu bio je prilično rizičan zadatak. U 60-ima do radijacija tretirana jednostavnije nego sada - očito su vjerovali da ona ubija samo one koji je se boje.

U početku se pretpostavljalo da će Orion sam poletjeti, odnosno napraviti atomske eksplozije ispod sebe upravo u atmosferi. Tada su znanstvenici ipak shvatili da su se uzbudili i odlučili detonirati nuklearne naboje samo u svemiru bez zraka.

Ali i u ovom slučaju, ako nešto ne ide po planu i raketa s tako opasnim teretom ne stigne u svemir, dogodit će se prava radijacijska katastrofa na mjestu gdje padne. Stoga je projekt odgođenG. Dyson. Projekt Orion: Istinita priča o atomskom svemirskom brodu na začelju, a potom je, potpisivanjem Ugovora o djelomičnoj zabrani testiranja 1963., potpuno zatvorena.

Ipak, ideja o međuzvjezdanoj letjelici ubrzanoj atomskom bombom još uvijek se ponovno pojavljuje u glavama fizičara.

2. Solarna jedrilica

Video: The Planetary Society / YouTube

Izraz "solarno (ili fotonsko) jedro" zvuči prilično fantastično. Ipak, ovo je prava, pa čak i već dokazana tehnologija. U lipnju 2019. godine uspješno je testirana sonda LightSail-2 s takvim motorom.Što očekivati ​​kada se LightSail 2 lansira u svemir / Planetary Society u svemiru.

Činjenica je da fotoni - čestice koje čine svjetlost - mogu vršiti pritisak kada dođu u dodir s površinom. Odnosno, sunčeva svjetlost u svemiru je sposobnaG. Vulpetti. Brzo solarno jedrenje: astrodinamika posebnih putanja jedrilica gurnite jedro na isti način kao vjetar na Zemlji.

Samo će jedro trebati biti izrađeno od ultra tankog upijajućeg materijala - na primjer, od aluminijske folije debljine 30 nanometara. I trebao bi biti velik barem nekoliko četvornih kilometara.

Za usporedbu, površina sonde LightSail-2 bila je samo 32 četvorna metra.

Aparat sa solarnim jedrom ne mora sa sobom nositi desetke i stotine tona goriva: moći će letjeti gdje god stigne sunčeva svjetlost. Istina, postoje potencijalne poteškoće u provedbi koncepta.

Glavna je kako zaštititi jedro od oštećenja. To je, na kraju krajeva, kao britva tanko neprozirno platno koje ima snagu toalet papira i prolazi kroz praznina vrtoglavom brzinom. Bilo koja mrlja prašine može napraviti pristojnu rupu u njoj.

3. Fotonska raketa

Takva letjelica koristi isti princip kao solarni jedrenjak, samo obrnuto. Uostalom, ako fotoniE. G. Haug. Krajnje granice relativističke raketne jednadžbe. Planck fotonska raketa / Acta Astronautica mogu pritisnuti površinu s kojom dolaze u dodir, također mogu izbaciti motor koji ih proizvodi. Rezultat je raketa koja se ne pokreće izgaranjem goriva, već svjetlošću.

Da, u vakuumu će se čak i obična svjetiljka, ako joj je dati vrlo izdržljiv izvor energije, postupno ubrzavati, pokretajući se emitiranim fotonima. Dovoljno ga je okrenuti žaruljicom prema meti i upaliti svjetlo.

Istina, svjetiljka će letjeti tako sporo da će trebati milijarde godina da se ubrza do zamjetnih brzina. Ali ovo je rješiv problem - samo trebate povećati uređaj.

Ali napajanje takve svjetiljke bit će drugi zadatak. Fizičar Daniel Tommasini sa Sveučilišta u Vigu izračunao jeD. Tommasini. Komentirajte “krajnje granice relativističke raketne jednadžbe. Planck fotonska raketa ”/ Acta Astronauticada će čak i najučinkovitiji nuklearni reaktor moći ubrzati fotonski brod samo za 0,02% brzine svjetlosti.

To je negdje oko 60 km/s, što je već sasvim dobro za putovanje kroz Sunčev sustav. Ali da biste mahnuli najbližoj zvijezdi, trebat će vam izvori energije bolji od banalnog nuklearnog reaktora. Na primjer, dobra opskrba gorivom antimaterije ili džepna crna rupa.

Kada se antimaterija sudari s materijom, oslobađa ogromnu količinu čiste energije. Istina, proizvodnja antimaterije je nevjerojatna skupo zadovoljstvo: stvaranje grama antivodika NASA-ini znanstvenici su procijeniliPosezanje za zvijezdama / Sciense NASA 62,5 bilijuna dolara. I trebat će tone za napajanje reaktora za uništavanje.

Crne rupe su još učinkovitiji izvori energije. Mogu se koristiti za izradu takozvanih singularnih, ili kolapsara, reaktora, kako je tvrdio Stephen Hawking. Crna rupa stvara zračenje koje postupno isparava.

IzračunatiL. Dizalica. Jesu li mogući zvjezdani brodovi crne rupe / Opća relativnost i kvantna kozmologijada će jedna takva rupa teška 606.000 tona isparavati oko 3,5 godine, stvarajući za to vrijeme 160 petavata energije. Samo divlja brojka: dovoljno energije za ubrzanje do 10% brzine svjetlosti u 20 dana.

Ostaje samo shvatiti kako napraviti crnu rupu i kako je pohraniti u brod, a kompaktna baterija nevjerojatne snage je spremna. Glavna stvar je da ne gurate prste u njega, inače će postati jednina, odnosno smanjit će se do točke. Zajedno sa svim ostalim dijelovima tijela.

4. Brod na laserski pogon

Video: Škola fizike - Sveučilište u Sydneyu / YouTube

Gore navedeni koncepti imaju zajednički problem: morat će sa sobom nositi svoje izvore energije. Raketno gorivo, nuklearno gorivo, antimaterija ili crna rupa sve teže i smanjuju nosivost. Morat ćemo potrošiti dodatnu energiju na pokretanje ove ekonomije.

Solarna jedrilica neće moratiG. A. Landis. Međuzvjezdani let snopom čestica / NASA nosi mnogo tona goriva, ali ima i ograničenje: leti samo tamo gdje puše solarni vjetar i neće biti toliko koristan u međuzvjezdanom prostoru.

Međutim, brod ubrzan laserom nema takvih nedostataka. Ovo je analog zvjezdanog broda s jedrom, ali ga neće ubrzati sunčeva svjetlost, već gigavatni usmjereni izvor zračenja.

Princip je sljedeći: međuzvjezdana sonda širi jedro, a golemi laserski akcelerator na Zemlji ili u skoro solarnoj orbiti obasjava ga i gura ga kamo treba.

Recimo da smo ubrzali do potrebne brzine, ali kako zakočiti na mjestu dolaska na neku Proxima Centauri ili Barnardovu zvijezdu? Unaprijed, ne postoji način pokretanja drugog lasera iste vrste - čak smo ga s poteškoćama izgradili u gotovo solarnoj orbiti.

Ali ne brinite, fizičari Jeffrey Landis i Carver Andrews su se toga davno sjetili.G. A. Landis. Razmatranje optike i materijala za svjetlosna jedra na laserski pogon / NTRS. Ako je potrebno, aparat može ne samo ubrzati, već i usporiti uz pomoć energije fotona koje mu šalje laser.

Samo ih prebacujemo pored jedra na ogromno zrcalo, reflektiraju se na jedro, ali s druge strane. I dobivamo priliku letjeti u smjeru suprotnom od lasera. Odnosno, moći ćemo se ne samo voziti do udaljenih zvijezda brzinom skorom svjetlosti, već i vratiti se.

Čini se da je ovaj mehanizam međuzvjezdanog putovanja najizvediviji. Stephen Hawking je 12. travnja 2016. zaprosioPosezanje za zvijezdama, kroz 4,37 svjetlosnih godina / The New York Times poslati skupinu sondi težine 0,5 g u Alpha Centauri, ubrzanu na 20% brzine svjetlosti laserom sa Zemljine površine. U teoriji, za let će im trebati 20 godina, a podaci koje prenesu sonde po dolasku na mjesto će se vraćati u obliku radio prijenosa još 5 godina.

Sebe Hawking nije doživio realizaciju svoje ideje, ali projekt pod nazivom Breakthrough Starshot nastavlja se razvijati. Financiraju ga ruski poduzetnik Yuri Milner i vlasnik Mete Mark Zuckerberg. Možda potonji jednostavno traži način da se vrati kući.