Sistemul solar nu a interesat de mult scriitorii de ficțiune științifică. Dar, în mod surprinzător, pentru unii oameni de știință, planetele noastre „de acasă” nu provoacă prea multă inspirație, deși nu au fost încă explorate practic.
După ce abia a tăiat o fereastră în spațiu, omenirea este sfâșiată în distanțe necunoscute și nu numai în vise, ca înainte.
Serghei Korolev a promis, de asemenea, să zboare în curând în spațiu „pe un bilet de sindicat”, dar această frază are deja jumătate de secol, iar odiseea spațială este încă lotul elitei - o plăcere prea scumpă. Cu toate acestea, în urmă cu doi ani, HACA a lansat ambițiosul proiect de navă de 100 de ani, care implică o creare treptată și multianuală a fundamentului științific și tehnic pentru zborurile spațiale.
Acest program inegalabil ar trebui să atragă oameni de știință, ingineri și entuziaști din întreaga lume. Dacă totul se încununează cu succes, în 100 de ani omenirea va putea construi o navă interstelară și ne vom deplasa în jurul sistemului solar ca pe tramvaie.
Deci, ce probleme trebuie rezolvate pentru ca zborul în stele să devină realitate?
TIMPUL ȘI VITEZEA SUNT RELAȚIONATE
Video promotional:
Astronautica vehiculelor automate pare unii oameni de știință a fi o problemă aproape rezolvată, ciudat. Și asta în ciuda faptului că nu are absolut niciun rost să lansăm mașini către stele cu viteza curentă a melcului (aproximativ 17 km / s) și alte echipamente primitive (pentru astfel de drumuri necunoscute).
Acum navele spațiale americane Pioneer-10 și Voyager-1 au părăsit sistemul solar și nu mai există nicio legătură cu acestea. Pionierul 10 se îndreaptă spre steaua Aldebaran. Dacă nu i se întâmplă nimic, el va ajunge în apropierea acestei stele … peste 2 milioane de ani. În același mod, alte dispozitive se înghesuie pe extinderea Universului.
Deci, indiferent dacă o navă este locuită sau nu, pentru a zbura către stele, are nevoie de o viteză mare, aproape de viteza luminii. Totuși, acest lucru va ajuta la rezolvarea problemei zborului doar către cele mai apropiate stele.
„Chiar dacă am reușit să construim o navă stelară care să poată zbura cu o viteză apropiată de viteza luminii”, a scris K. Feoktistov, „timpul de călătorie în Galaxia noastră va fi socotit doar în milenii și zeci de milenii, deoarece diametrul său este de aproximativ 100.000 de lumină. varsta. Dar multe altele vor trece pe Pământ în acest timp."
Conform teoriei relativității, cursul timpului în două sisteme care se mișcă unul în raport cu celălalt este diferit. Deoarece la distanțe mari nava va avea timp să dezvolte o viteză foarte apropiată de viteza luminii, diferența de timp pe Pământ și pe navă va fi deosebit de mare.
Se presupune că prima țintă a zborurilor interstelare va fi Alpha Centauri (un sistem de trei stele) - cel mai apropiat de noi. Puteți zbura acolo cu viteza luminii în 4,5 ani, pe Pământ în acest timp va dura zece ani. Dar cu cât este mai mare distanța, cu atât este mai mare diferența de timp.
Vă amintiți de celebra „Nebuloasă Andromeda” de Ivan Efremov? Acolo, zborul este măsurat în ani, și pământesc. Un basm frumos, nu vei spune nimic. Cu toate acestea, această neobulă râvnită (mai precis, galaxia Andromeda) este situată la o distanță de 2,5 milioane de ani lumină de noi.
Conform unor calcule, călătoria va dura mai mult de 60 de ani pentru astronauți (în funcție de orele navei de stele), dar o întreagă eră va trece pe Pământ. Cum vor întâlni urmașii lor îndepărtați „Neaderthalii” spațiali? Și Pământul va fi viu deloc? Adică întoarcerea este practic lipsită de sens. Totuși, ca zborul în sine: trebuie să ne amintim că vedem galaxia nebuloasă Andromeda așa cum era acum 2,5 milioane de ani - atâta timp cât lumina ei călătorește spre noi. Care este rostul zborului către o țintă necunoscută, care, poate, nu mai există de multă vreme, cel puțin în forma sa anterioară și în locul vechi?
Aceasta înseamnă că chiar și zborurile cu viteza luminii sunt justificate doar la stele relativ apropiate. Cu toate acestea, vehiculele care zboară cu viteza luminii încă trăiesc doar în teorie, care seamănă cu ficțiunea științifică, cu toate acestea, științifică.
NAVE DE MĂSURĂ PLANET
În mod natural, în primul rând, oamenii de știință au venit cu ideea de a utiliza cea mai eficientă reacție termonucleară în motorul navei - așa cum a fost deja parțial stăpânit (în scopuri militare). Cu toate acestea, pentru a călători în ambele direcții la o viteză apropiată de lumină, chiar și cu un proiect de sistem ideal, este necesar un raport dintre masa inițială și masa finală nu mai puțin de 10 până la a treizeci de puteri. Adică nava spațială va fi ca o compoziție uriașă cu combustibil de dimensiunea unei planete mici. Este imposibil să lansezi un astfel de colos în spațiu de pe Pământ. Și să se asambleze pe orbită - de asemenea, nu fără motiv oamenii de știință nu discută această opțiune.
Ideea unui motor cu fotoni folosind principiul anihilării materiei este foarte populară.
Annihilarea este transformarea unei particule și antiparticule, atunci când acestea se ciocnesc, în orice alte particule diferite de cele originale. Cel mai bine studiat este anihilarea unui electron și a unui pozitron, care generează fotoni, a căror energie va muta nava spațială. Calculele fizicienilor americani Ronan Keane și Wei-ming Zhang arată că tehnologiile moderne pot fi utilizate pentru a crea un motor de anihilare capabil să accelereze o navă spațială până la 70% din viteza luminii.
Cu toate acestea, încep și alte probleme. Din păcate, utilizarea antimateriei ca propulsor nu este ușoară. În timpul anihilării, apar explozii de radiații gamma puternice, care sunt fatale pentru astronauți. În plus, contactul combustibilului cu pozitron cu nava este plin de o explozie fatală. În sfârșit, încă nu există tehnologii pentru obținerea unei cantități suficiente de antimaterie și depozitarea sa pe termen lung: de exemplu, un atom antihidrogen „trăiește” acum mai puțin de 20 de minute, iar producția unei miligrame de pozitroni costă 25 de milioane de dolari.
Dar, să presupunem, în timp, aceste probleme pot fi rezolvate. Cu toate acestea, va mai fi nevoie de mult combustibil, iar masa de pornire a navei de stele foton va fi comparabilă cu masa Lunii (conform lui Konstantin Feoktistov).
BREAK SAIL
Cea mai populară și realistă navă de astăzi este considerată o navă solară, a cărei idee aparține omului de știință sovietic Friedrich Zander.
O vela solară (lumină, foton) este un dispozitiv care folosește presiunea luminii solare sau un laser pe o suprafață a oglinzii pentru a propulsa o navă spațială.
În 1985, fizicianul american Robert Forward a propus un proiect pentru o sondă interstelară accelerată de energia radiațiilor cu microunde. Proiectul a avut în vedere că sonda va atinge cele mai apropiate stele în 21 de ani.
La cel de-al XXXVI-lea Congres Astronomic Internațional, a fost propus un proiect al unei nave stelare cu laser, a cărei mișcare este asigurată de energia laserelor din gama optică, situată pe orbită în jurul lui Mercur. Conform calculelor, calea unei nave naționale a acestui design către steaua epsilon Eridani (10,8 ani-lumină) și înapoi ar dura 51 de ani.
„Este puțin probabil ca, pe baza datelor obținute din călătoriile din sistemul nostru solar, să putem realiza progrese semnificative în înțelegerea lumii în care trăim. Desigur, gândul se îndreaptă spre stele. La urma urmei, mai devreme se înțelegea că zborurile din apropierea Pământului, zborurile către alte planete ale sistemului nostru solar nu sunt scopul final. Parcurgerea drumului spre stele părea ca sarcina principală.
Aceste cuvinte nu aparțin unui scriitor de ficțiune științifică, ci designerului navelor spațiale și cosmonautului Konstantin Feoktistov. Potrivit savantului, nu se va găsi nimic deosebit de nou în sistemul solar. Și asta în ciuda faptului că până acum persoana a ajuns doar pe lună …
Cu toate acestea, în afara sistemului solar, presiunea luminii solare se va apropia de zero. Prin urmare, există un proiect de a dispersa o navă solară cu instalații laser de la un asteroid.
Toate acestea sunt încă o teorie, dar primii pași sunt deja făcuți.
În 1993, o navă solară de 20 de metri lățime a fost dislocată pentru prima dată pe nava rusească Progress M-15, ca parte a proiectului Znamya-2. Când Progressul s-a conectat cu stația Mir, echipajul său a instalat o unitate de implementare a reflectoarelor la bordul Progress. Drept urmare, reflectorul a creat un punct luminos de 5 km lățime, care a trecut prin Europa către Rusia cu o viteză de 8 km / s. Punctul de lumină avea o luminozitate aproximativ echivalentă cu luna plină.
Deci, avantajul unei vele solare este lipsa de combustibil la bord, dezavantajele sunt vulnerabilitatea structurii pânzelor: de fapt, este o folie subțire întinsă pe cadru. Unde este garanția că pe parcursul velei nu va primi găuri de la particulele cosmice?
Opțiunea de navigare poate fi potrivită pentru lansarea de sonde robotice, stații și nave de marfă, dar nu este potrivită pentru zboruri de întoarcere cu echipaj. Există și alte proiecte de nave spațiale, dar, într-un fel sau altul, seamănă cu cele enumerate mai sus (cu aceleași probleme la scară largă).
SURPRISURI ÎN SPATIUL INTERSTELAR
Se pare că multe surprize îi așteaptă pe călătorii din Univers. De exemplu, abia aplecându-se în afara sistemului solar, nava spațială americană Pioneer-10 a început să experimenteze o forță de origine necunoscută, provocând o slabă decelerare. S-au făcut multe ipoteze, până la efectele încă necunoscute ale inerției sau chiar ale timpului. Nu există încă o explicație lipsită de ambiguitate pentru acest fenomen, fiind luate în considerare o varietate de ipoteze: de la simple tehnice (de exemplu, forța reactivă de la o scurgere de gaz în aparat) la introducerea de noi legi fizice.
Un alt dispozitiv, Voyadger-1, a înregistrat o zonă cu un câmp magnetic puternic la marginea sistemului solar. În ea, presiunea particulelor încărcate din spațiul interstelar forțează câmpul creat de Soare să devină mai dens. De asemenea, dispozitivul a înregistrat:
o creștere a numărului de electroni cu energie mare (de aproximativ 100 de ori) care pătrund în sistemul solar din spațiul interstelar;
o creștere accentuată a nivelului razelor cosmice galactice - particule încărcate cu energie mare, de origine interstelară.
Și aceasta este doar o picătură în ocean! Cu toate acestea, ceea ce se știe astăzi despre oceanul interstelar este suficient pentru a pune la îndoială posibilitatea însăși de a naviga pe vastitatea Universului.
Spațiul dintre stele nu este gol. Peste tot sunt reziduuri de gaz, praf, particule. Când încercați să vă deplasați cu o viteză apropiată de viteza luminii, fiecare atom care se ciocnește cu nava va fi ca o particulă de raze cosmice de mare energie. Nivelul radiațiilor dure în timpul unui astfel de bombardament va crește inadmisibil chiar și atunci când zboară spre cele mai apropiate stele.
Iar efectul mecanic al particulelor la astfel de viteze este ca gloanțele explozive. Conform unor calcule, fiecare centimetru al scutului navei stelare va fi tras continuu la 12 runde pe minut. Este clar că niciun ecran nu poate rezista la un astfel de impact pentru câțiva ani de zbor. Sau va trebui să aibă o grosime inacceptabilă (zeci și sute de metri) și masă (sute de mii de tone).
De fapt, atunci nava navală va consta în principal din acest ecran și combustibil, care va necesita câteva milioane de tone. Datorită acestor circumstanțe, zborurile cu astfel de viteze sunt imposibile, mai ales că pe parcurs puteți alerga nu numai în praf, ci și în ceva mai mare sau să fiți prinși într-un câmp gravitațional necunoscut. Și atunci moartea este din nou inevitabilă. Astfel, dacă este posibilă accelerarea navei spațiale până la viteza subluminală, atunci nu va atinge obiectivul final - va întâlni prea multe obstacole în drum. Prin urmare, zborurile interstelare pot fi efectuate numai la viteze semnificativ mai mici. Dar atunci factorul timp face ca aceste zboruri să nu aibă sens.
Se dovedește că este imposibil de rezolvat problema transportului corpurilor materiale pe distanțe galactice cu viteze apropiate de viteza luminii. Nu are sens să izbucniți prin spațiu și timp cu o structură mecanică.
MOLE HOLE
Oamenii de știință, care încearcă să depășească timpul inexorabil, au inventat cum să „gâfâie găurile” în spațiu (și timp) și „să-l„ împături”. Au inventat o varietate de salturi hiperspațiale dintr-un punct în spațiu în altul, ocolind zonele intermediare. Acum, oamenii de știință s-au alăturat scriitorilor de ficțiune științifică.
Fizicienii au început să caute stări extreme ale materiei și lacune exotice în Univers, unde te poți deplasa cu viteză superluminală, contrar teoriei relativității lui Einstein.
Așa a apărut ideea unei găuri de vierme. Această gaură reunește cele două părți ale Universului ca o tăietură printr-un tunel care leagă două orașe separate de un munte înalt. Din păcate, găurile de vierme sunt posibile numai în vid absolut. În Universul nostru, aceste crepuri sunt extrem de instabile: se pot prăbuși pur și simplu înainte ca o navă spațială să ajungă acolo.
Cu toate acestea, efectul descoperit de olandezul Hendrik Casimir poate fi folosit pentru a crea găuri de vierme stabile. Ea constă în atracția reciprocă de a conduce corpuri neîncărcate sub influența oscilațiilor cuantice într-un vid. Se dovedește că vidul nu este complet gol, este supus unor fluctuații în câmpul gravitațional, în care particulele și găurile de vier microscopice apar și dispar spontan.
Rămâne doar să găsești una dintre găuri și să o întinzi, așezându-l între două bile superconductoare. O gură a găurii de vierme va rămâne pe Pământ, în timp ce cealaltă navă spațială se va deplasa cu viteză aproape de lumină spre stea - obiectul final. Adică, nava spațială va străpunge un tunel. Odată ce nava va ajunge la destinație, gaura de vierme se va deschide pentru o călătorie interstelară reală rapidă de trăsnet, a cărei durată va fi calculată în câteva minute.
BUBBLE DE CURTAȚIE
Akin la teoria găurilor de vierme este curbura bulelor. În 1994, fizicianul mexican Miguel Alcubierre a efectuat calcule conform ecuațiilor lui Einstein și a găsit posibilitatea teoretică a deformării undei a continuumului spațial. În acest caz, spațiul se va micsora în fața navei spațiale și se va extinde simultan în spatele acesteia. Nava spațială este, așa cum era, plasată într-o bulă de curbură, capabilă să se miște cu viteză nelimitată. Geniul ideii este că nava spațială se sprijină într-o bulă de curbură, iar legile relativității nu sunt încălcate. În acest caz, bula de curbură se mișcă, distorsionând local spațiul-timp.
În ciuda incapacității de a călători mai repede decât lumina, nimic nu împiedică deplasarea spațiului sau propagarea deformării spațiului-timp mai repede decât lumina, ceea ce se crede că s-a întâmplat imediat după Big Bang în timpul formării universului.
Toate aceste idei nu se încadrează încă în cadrul științei moderne, dar în 2012, reprezentanții NASA au anunțat pregătirea unui test experimental al teoriei Dr. Alcubierre. Cine știe, poate teoria Einstein a relativității va deveni într-o zi o parte a unei noi teorii globale. La urma urmei, procesul de cunoaștere este nesfârșit. Asta înseamnă că într-o zi vom putea să trecem prin spini până la stele.
Irina GROMOVA
